高斯光束的matlab仿真

1、精品文檔題目：根據高斯光束數學模型，模擬仿真高斯光束在諧振腔中某一位置處的歸一化強度分布并給出其二維、三維強度分布仿真圖；用Matlab 讀取實際激光光斑照片中所記錄的強度數據（讀取照片中光斑的一個直徑所記錄的強度數據即可，Matlab讀取照片數據命令為imread ） , 用該數據畫出圖片中激光光斑的強度二維分布圖，與之前數學模型仿真圖對比。（如同時考慮高斯光束光斑有效截面半徑和等相位面特點，仿真高斯光束光強、光斑有效截面半徑以及等相位面同時隨傳播距離z 的變化并給出整體仿真圖可酌情加分。）原始光斑如圖1 所示，用imread 命令讀入matlab 后直接用 imshow 命令讀取即可，CC

2、D 采集的高斯光束光強分布圖 1 CCD采集的高斯光束強度分布讀入的數據是一個 224 X 244 的矩陣，矩陣中的數值代表光強分布。用讀入的數據取中間一行（ 122 行）畫出強度分布如圖 2 所示。1歡迎下載精品文檔實驗測量高斯曲線18016014012010080604020010015020050圖 2 實驗測量高斯曲線用理論上的高斯曲線公式畫出理論高斯曲線如圖3 所示。理論高斯曲線10.80.60.40.20-30-20-10010203040-40圖 3 理論高斯曲線。2歡迎下載精品文檔M文件如下：作業(yè)激光原理與應用高斯 .bmp);A1=A(:,122);x1=1:1:224;x2

3、=-100:1:100;a2=exp(-x2.2/10);figureimshow(A);axis offtitle(fontsize12CCD采集的高斯光束光強分布);figureplot(x2,a2,linewidth,1,color,b);axis(-40 40 0 1.2)title(fontsize12實驗測量高斯曲線)figureplot(x1,A1,linewidth,1,color,r)title(fontsize12理論高斯曲線)axis(50 200 0 180)畫三維強度分布。取圖片矩陣的中間層，用mesh命令畫出三維圖如圖4 所示。圖 4 三維強度分布由于讀入的圖片有一

4、行白邊，需要手動去除掉， 否則三維圖會有一邊整體豎起來，影響觀察。最終的 M文件如下。作業(yè) 激光原理與應用高斯 .bmp);high, width, color = size(A);x=1:width;y=1:high-1;mesh(x, y, double(A(2:224,:,1);grid onxlabel(x),ylabel(y),zlabel(z);title(三維強度分布 );。3歡迎下載精品文檔再用 matlab 仿真理論上傳播過程中高斯光束的變化這次先給出M文件：%Gaussian_propagation.m%Simulation of diffraction of Gaussi

5、an Beamclear;%Gaussian Beam%N:sampling numberN=input(Number of samples(enter from 100 to 500)=);L=10*10-3;Ld=input(wavelength of light in micrometers=);Ld=Ld*10-6;ko=(2*pi)/Ld;wo=input(Waist of Gaussian Beam in mm=);wo=wo*10-3;z_ray=(ko*wo2)/2*103;sprintf(Rayleigh range is %f mm,z_ray)z_ray=z_ray*10

6、-3;z=input(Propagation length (z) in mm);z=z*10-3;%dx:step sizedx=L/N;for n=1:N+1for m=1:N+1%Space axisx(m)=(m-1)*dx-L/2;y(n)=(n-1)*dx-L/2;%Gaussian Beam in space domainGau(n,m)=exp(-(x(m)2+y(n)2)/(wo2);%Frequency axisKx(m)=(2*pi*(m-1)/(N*dx)-(2*pi*(N)/(N*dx)/2;Ky(n)=(2*pi*(n-1)/(N*dx)-(2*pi*(N)/(N*

7、dx)/2;%Free space transfer functionH(n,m)=exp(j/(2*ko)*z*(Kx(m)2+Ky(n)2);endend%Gaussian Beam in Frequency domainFGau=fft2(Gau);FGau=fftshift(FGau);%Propagated Gaussian beam in Frequency domainFGau_pro=FGau.*H;%Peak amplitude of the initial Gaussian beamPeak_ini=max(max(abs(Gau);sprintf(Initialpeak

8、amplitudeis%f mm,Peak_ini)%PropagatedGaussian beam in space。4歡迎下載精品文檔domainGau_pro=ifft2(FGau_pro);Gau_pro=Gau_pro;%Peak amplitude of the propagated Gaussian beamPeak_pro=max(max(abs(Gau_pro);sprintf(Propagated peak amplitude is %f mm,Peak_pro)%Calculated Beam Width N M=min(abs(x);Gau_pro1=Gau_pro(:

9、,M);N1 M1=min(abs(abs(Gau_pro1)-abs(exp(-1)*Peak_pro);Bw=dx*abs(M1-M)*103;sprintf(Beam width(numerical) is %fmm,Bw)%Theoretical Beam Width W=(2*z_ray)/ko*(1+(z/z_ray)2);W=(W0.5)*103;sprintf(Beam width(theoretical) is %fmm,W)%axis in mm scalex=x*103;y=y*103;figure(1);mesh(x,y,abs(Gau)title(Initial Ga

10、ussian Beam)xlabel(x mm)ylabel(y mm)axis(min(x) max(x) min(y) max(y) 0 1)axis squarefigure(2);mesh(x,y,abs(Gau_pro)title(propagated Gaussian Beam)xlabel(x mm)ylabel(y mm)axis(min(x) max(x) min(y) max(y) 0 1)axis square程序主要根據高斯光束的傳播規(guī)律計算傳播過程中任意z 處的高斯光強分布。運行結果：Number of samples(enter from 100 to 500)=5

11、00wavelength of light in micrometers=0.568Waist of Gaussian Beam in mm=1ans =Rayleigh range is 5530.972982 mmPropagation length (z) in mm100000。5歡迎下載精品文檔ans =Initial peak amplitude is 1.000000 mmans =Propagated peak amplitude is 0.210252 mmans =Beam?width(numerical) is 1.940000mmans =Beam?width(theoretical) is 18.107635mm束腰半徑處的理想高斯光強分布。6歡迎下載精品文檔傳播 1m處的理想高斯光強分布傳播 10m處的理想高斯光強分布。7歡迎下載精