高功率激光放大器性能仿真系统研究与设计
大口径钕玻璃片状放大器是高功率激光装置的核心单元，但体积庞大、造价昂贵、涉及物理装置众多，过程复杂，进行实验验证的成本非常昂贵，操作过程复杂，因此有必要采用数值计算方法对其物理性能进行仿真。但现今激光放大器仿真的仿真研究存在着不足：系统复杂，参与人员较多，仿真模块众多，仿真模块独立分离；模块间参数和数据传递复杂，容易出错，并且人员交流成本极高；仿真结果数值化，数据专业难懂，不直观。因此，急需将独立的物理仿真模块集成到一个系统中，完成独立模块仿真和一体化仿真，将模块间数据提取、分析、传递自动化，并将仿真结果可视化。
本文对系统涉及的物理仿真模块和求解框架进行了充分分析后，采用多框架融合、分层和模块化的思想，并利用VISC对仿真过程和结果可视化，设计完成了一套仿真系统。针对专业领域模块众多、工作独立的问题，系统采用混合编程的架构，对特定物理模块仿真，系统将对应领域的求解框架融合到一个系统中，不仅保证了仿真模型的准确性，还将解决客户多年来仿真模块和研究实验数据分离的状况；针对多模块求解框架的融合，采用适配器模式进行融合，充分利用了各求解框架的优势；针对模块间数据的相互通信和交互易出错的问题，系统设计了参数解析及映射模块；针对独立模块仿真过程和结果专业化、数值化等问题，系统引入科学计算可视化(VISC)，对VISC关键算法和工具进行了研究，通过实验对比选取了最佳可视化方案，不仅节约了时间还提高了效率；系统整体设计引入了仿真模式和设计模式的多模式设计思想，设计模式针对解决独立模块的仿真，用于指导放大器的研究和实验，仿真模式完成对整个系统的仿真，高度流程化的操作方式，简化了系统的整体仿真。
利用该系统对整个放大器进行仿真实验，得出仿真结果与研究人员实验测量数据一致，证明了该系统的可行性。并且该系统将研究人员每次整体仿真实验时间从约2小时减少到了9-20分钟，极大提高了效率，节约时间。
高功率激光放大器;仿真系统;求解框架;VISC算法
西南科技大学
硕士
计算机技术
范勇;刘建国
2012
中文
TN722.32
96
2012-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）