高功率激光放大器性能仿真系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、大口徑釹玻璃片狀放大器是高功率激光裝置的核心單元，但體積龐大、造價昂貴、涉及物理裝置眾多，過程復(fù)雜，進行實驗驗證的成本非常昂貴，操作過程復(fù)雜，因此有必要采用數(shù)值計算方法對其物理性能進行仿真。但現(xiàn)今激光放大器仿真的仿真研究存在著不足：系統(tǒng)復(fù)雜，參與人員較多，仿真模塊眾多，仿真模塊獨立分離；模塊間參數(shù)和數(shù)據(jù)傳遞復(fù)雜，容易出錯，并且人員交流成本極高；仿真結(jié)果數(shù)值化，數(shù)據(jù)專業(yè)難懂，不直觀。因此，急需將獨立的物理仿真模塊集成到一個系統(tǒng)中，完成獨立

2、模塊仿真和一體化仿真，將模塊間數(shù)據(jù)提取、分析、傳遞自動化，并將仿真結(jié)果可視化。
　　 本文對系統(tǒng)涉及的物理仿真模塊和求解框架進行了充分分析后，采用多框架融合、分層和模塊化的思想，并利用VISC對仿真過程和結(jié)果可視化，設(shè)計完成了一套仿真系統(tǒng)。針對專業(yè)領(lǐng)域模塊眾多、工作獨立的問題，系統(tǒng)采用混合編程的架構(gòu)，對特定物理模塊仿真，系統(tǒng)將對應(yīng)領(lǐng)域的求解框架融合到一個系統(tǒng)中，不僅保證了仿真模型的準確性，還將解決客戶多年來仿真模塊和研究實驗數(shù)據(jù)

3、分離的狀況；針對多模塊求解框架的融合，采用適配器模式進行融合，充分利用了各求解框架的優(yōu)勢；針對模塊間數(shù)據(jù)的相互通信和交互易出錯的問題，系統(tǒng)設(shè)計了參數(shù)解析及映射模塊；針對獨立模塊仿真過程和結(jié)果專業(yè)化、數(shù)值化等問題，系統(tǒng)引入科學計算可視化(VISC)，對VISC關(guān)鍵算法和工具進行了研究，通過實驗對比選取了最佳可視化方案，不僅節(jié)約了時間還提高了效率；系統(tǒng)整體設(shè)計引入了仿真模式和設(shè)計模式的多模式設(shè)計思想，設(shè)計模式針對解決獨立模塊的仿真，用于指導(dǎo)