LASCAD-激光諧振腔設計軟件
關注創建者：宇熠科技 創建時間：2020-03-31
LASCAD-激光諧振腔設計軟件的實例教程
LASCAD3.6是第一個商業化的在三能級激光系統計算激光輸出功率時考慮全三維溫度分布的程序。
因為薄片激光器經常考慮多模運算，因此在圖8中我們勾選了“Multimode Operation”。為了限制模式結構的半徑，我們也勾選“Account for Apertures”工具箱。孔徑大小在“Parameters Field ”窗口的“Apertures”中定義，與泵spot的半徑近似相等。
選擇“Plot single point”，點選“Apply &plot”，計算500W吸收泵浦功率的激光輸出功率。
選擇性地，你可以選擇“Plot curve with ……grid points” ，采用預定義的20個網格點。這個計算會耗一定時間。后一個案例中，在定義X方向和Y方向的最小和最大的吸收泵浦功率分別為300W和500W。這個計算*臨界值和斜度效率，如圖8所示。
在“Laser Power Output” 窗口中選擇“Help-GUI”，或者參考LASCAD手冊里的額外信息。
“Total incident pump power”是從二極管聚集到棒上的總功率。
“Inner radius of flow tube”和“Outer radius of flow tube”分別是液流管道的內半徑和外半徑。如果你的模型里沒有液流管道，將外徑和內徑設置得很接近，并將液流管道的折射率設成和液體的折射率一樣。
“Radius of cylindrical reflector”是圓柱反射腔的半徑，圓柱反射腔用來將第一次通過棒的泵浦光再反射回棒里面。
“Distance of reflector from rod axis”不一定要和反射腔的半徑完全一致，例如反射腔可以是平面的，當然在大部分情況下是相同的。
展開 雖然輸出的光束輪廓在近場有一個小孔，但光束發散度很小，對于一些非常高功率的激光器，這種諧振腔的光束質量至少比穩定諧振腔的光束質量要高，特別是在可以容忍較大的衍射損耗的情況下，這樣可以使小孔變得相對較小。
圖1:側邊反射鏡輸出耦合的非穩態激光諧振腔。
在其他情況下，使用反射鏡面(圖2，例如，帶有橢圓孔的傾斜反射鏡)，它從循環的內腔光束中“刮走”部分光。
圖2:在鏡面輸出耦合的不穩定激光諧振腔。
另一種可能性是使用可變反射率鏡，其中反射率隨著到光束軸的距離的增加而減小——通常根據高斯或超高斯函數。這種方法可以避免在近場輸出光束輪廓中出現其他典型的環形結構，并且通常適合于獲得相當高的光束質量。
在某些情況下，諧振腔在一個方向上是穩定的，而在另一個方向上是不穩定的。這種混合諧振腔有時用于光束高度橢圓形的情況。
在大多數情況下，不穩定諧振腔比穩定諧振腔更難分析和優化。對于穩定的諧振腔，ABCD矩陣算法允許人們以相對簡單的方式計算各種模式特性，但為了分析不穩定的諧振腔模式，人們通常需要數值光束傳輸。除了合適的軟件外，了解各種復雜的光學概念，包括往返放大倍率M和菲涅爾數NF 等術語，可能會有所幫助。
不穩定激光諧振腔的優點和局限性
雖然大多數激光諧振腔被設計為穩定諧振腔，但不穩定諧振腔在某些情況下具有顯著的優勢。特別是，它們可以幫助生成激光束非常高光功率并且仍然相對較高光束質量。在這種情況下穩定諧振腔的一個常見問題是諧振腔模無法實現，或者這種模式對以下干擾非常敏感熱透鏡化或者角誤差。然而，不穩定諧振腔可以具有非常大的基模，與所有高階模式相比具有顯著的凈增益優勢，并且沒有過度的靈敏度。
雖然大多數激光諧振腔被設計為穩定諧振腔，但是在某些情況下，不穩定諧振腔可以有很大的優勢。
展開 今天講講在 RP Fiber Power 里面仿真環形腔光纖激光器。首先，RP Fiber Power 里面有單位的定義和光譜數據的集合文件（根據需求也可以自定義），我們可以直接調用；然后，定義光纖的結構，信道等基本參數和模型的搭建；最后，使用自帶的函數和命令，顯示想要輸出的數值結果和圖形輸出。下圖顯示了環形腔摻Yb光纖激光器的模擬結果。
（1）光纖中不同位置處的功率分布情況
（2）輸出功率隨輸入功率變化情況
（3）不同光纖長度下的功率分布情況
（4）徑向函數圖
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指南3 如何計算Yb:YAG薄片激光器的熱透鏡和激光功率輸出？
目錄
1. 運行LASCAD并定義泵浦光分布 1
2. 用EFA定義邊界條件 3
3. 選項定義控制FEA 4
4. FEA結果顯示 5
5. FEA結果拋物線擬合 6
6. 在模式中插入熱透鏡 7
7. 激光功率輸出計算 8
1．運行LASCAD并定義泵浦光分布
根據其設計的細節，光學諧振腔相對于橫向光束偏移是穩定的或不穩定的。從這個意義上講，穩定性是指在多次往返過程中，任何以一些不太大的初始橫向偏移位置和角度注入系統的幾何射線都將停留在系統內部。在非穩腔中，這樣的射線遲早會被彈射出來。利用ABCD矩陣算法，可以很容易地判斷一個諧振腔工作在穩定或不穩定狀態，以及從一個狀態移動到另一個狀態所需要的諧振腔參數的變化。
對諧振腔特性的更全面的分析需要波動光學
今天講講在 RP Fiber Power 里面仿真環形腔光纖激光器。首先，RP Fiber Power 里面有單位的定義和光譜數據的集合文件（根據需求也可以自定義），我們可以直接調用；然后，定義光纖的結構，信道等基本參數和模型的搭建；最后，使用自帶的函數和命令，顯示想要輸出的數值結果和圖形輸出。下圖顯示了環形腔摻Yb光纖激光器的模擬結果。
（1）光纖中不同位置處的功率分布情況
