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登錄被動調Q Nd :YAG激光器的案例
RP Fiber Power 被動調Q Nd :YAG激光器
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文件: Nd-YAG laser, passively Q-switched .fpw
該模型與以上范例相似,但采用Cr:YAG晶體用于被動調Q。可僅采用單光纖作為有源模型,可認為是包括Nd3+和Cr4+離子的單光纖,研究整個諧振長度內的傳輸。這說明,無需采用通常的能級結構,而是用戶對雙離子的自定義方式。每一個離子具有兩個相關的電子能級。(可忽略高能級,壽命短的能級。)
圖形如下:
圖1為在一定時間段內,模擬泵浦相位的變化。傳輸持續不斷的進行,直至諧振腔往返增益為正。
圖2為脈沖輻射之前,釹離子激發的橫向分布。
圖3模擬了脈沖的產生過程。在此,整個動態模擬需考慮傳輸時間。該運行較慢,需持續一段時間。因此,動態模擬也需持續幾秒鐘。在對數坐標軸上模擬輸出功率的變化。
圖4為小段時間范圍內輸出功率的變化。
圖5為脈沖產生后,Nd3+和Cr4+離子激發的橫向分布。
圖6為脈沖重復率、能量、脈寬與泵浦功率的函數關系。可見,高泵浦功率僅增加脈沖重復頻率,但不改變脈沖固有參量。
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展開 RP Fiber Power 主動調Q Nd :YAG激光器,光束傳輸特性
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文件:Nd-YAG laser, actively Q-switched, with beam propagation .fpw
該模型與以上激光器范例相似。不同點在于,未設定激光束半徑為常量。該范例數值模擬光束的傳輸。結論表明,影響增益分布,雖然通常不嚴重,但已發生諧振模式耦合。
圖形如下:
圖1為功率與光束半徑隨時間的變化。在每次往返后自動存儲相應數據。(運行其它圖形還需先獲得該圖形)
圖2為脈沖產生后,釹離子激發的空間分布。
圖3為脈沖產生過程中,光束分布的變化。
若用戶設置變量L_air(晶體與端面反射鏡)達25mm,(取代20mm,或30mm),諧振模式耦合占主導,嚴重改變輸出結果,影響增益分布。
了解更多說明,詳見網頁版:http://www.rp-photonics.com/fiberpower_qs_yag_bp.html.
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展開 RP Fiber Power 主動調Q摻釹的YAG激光器
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文件: Nd-YAG laser, actively Q-switched .fpw ,
Nd-YAG laser, actively Q-switched .cf .fpw
該模型為 RP Fiber Powr軟件模擬體激光器的實例。隨著激光器內晶體被持續不斷的端面泵浦,通過晶體的光束半徑近似常量。在現有情況下,高斯光束的瑞麗長度為215mm,光束半徑為200um,為晶體長度的十倍,滿足設定條件。
當泵浦光束略微傾斜,不再軸對稱。因此,需要采用矩形結構,而非環形結構模型。選擇合適的分辨率,足以滿足高斯光束的完整采樣。
動態模擬分兩步。首先模擬泵浦相位,Q調制抑制激光的產生。此階段可在一較長的時間范圍內,需要幾秒鐘。其次,模擬調Q脈沖的產生。此階段僅需較短的時間范圍(可自動選擇),普通電腦計算僅需零點幾秒鐘。
需指出,Q調制的調制時間有限。為了實現無限快速調制,在諧振腔內往返時間段內,調制具有多段分布。(表明存在多縱模)
下圖所示為:
圖1為脈沖相位中能量的存儲及信號增益。由于熒光效應輻射能量的增加,增益曲率降低。
圖2為泵浦相位后,晶體中釹離子激勵橫向分布。這也反映了泵浦光束的形狀。
圖3為脈沖產生后,釹離子激發的橫向分布。由于信號光相比泵浦光能量較小,泵浦光非對稱分布,部分激勵仍主要位于右側。
圖4為輸出功率的變化及脈沖產生過程中的增益。圖中也顯示了脈沖能量、峰值功率等相關參數。
圖5為對數坐標軸下,輸出功率及增益的變化。可見,初始由自發輻射產生較低輻射功率,經歷數階放大之后,激光功率呈指數方式增長。
Nd-YAG laser, actively Q-switched .cf .fpw包含用戶自定義項,可靈活編輯輸入參量。
展開 RP Fiber Power 被動調Q光纖激光器
文件:Passively Q-switched fiber laser .fpw
該模型為光纖激光器被動調Q的模擬范例。該范例相對棘手。為了獲得合理的增益,需要使泵浦相位具有較長的時間范圍,而對于脈沖的建立,選擇合適的時間范圍,也需要考慮傳播時間。因此,步驟如下:
首先需要在簡化模型中模擬脈沖相位,忽略光反饋效應,抑制激光的產生。我們僅用此分析何時往返增益為正。
然后在此刻再次模擬,光纖初始狀態為正增益。接下來,需要模擬整個模型中脈沖產生,并考慮光反饋效應。
被動調Q中,采用函數模擬飽和吸收,并返回當前存儲受激能量的反射比。采用先前時間段內的激光功率,存儲能量不斷變化。
該模型可用于很多方面的研究,例如吸收參量的影響(不飽和吸收,飽和能,重復時間)。
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RP Fiber Power 主動調Q光纖激光器
文件:Actively Q-switched fiber laser .fpw
該范例為調Q光纖激光器中如何模擬脈沖的產生。
采用雙包層光纖激光器,以及雙端泵浦。將部分反射的光纖布拉格光柵置于活性光纖右端,而調制器位于左端,組成輸出耦合器。
模擬多脈沖的產生,并對比其中的特性非常有益,定義調Q中模擬運行及終止時間兩個函數也是非常方便的。極易模擬出多個調Q周期的生動圖形。