光學參量振蕩的案例
GLAD：光學參量振蕩器
概述
光學參量放大（OPA）涉及三波轉換過程、單軸晶體中的雙折射現象、k矢量的相互作用以及色散效應等。OPA的基本方程是用來描述泵浦光Ep，信號光Es以及閑頻光Ei之間相互作用的方程組：
以上公式都不含時間變量，并假設三波的頻率之間滿足下述等式：
上述方程必須與分步衍射傳輸方程同時求解。
僅當△k.z=0時，三波之間才會發生強耦合作用。當色散能夠補償k矢量失配時上述條件得以滿足。但是k矢量失配會導致光束的橫向剪切，引起效率降低。當三矢量相互平行且△k矢量為0時必然會發生強耦合作用。常規色散材料會導致△k不為0，這就使得耦合非常弱。利用雙折射材料中e光與o光折射率不同的特點，可以將△k減小到0，從而獲得強耦合作用。
系統描述
本例介紹了諧振腔內的OPA過程，即OPO過程。諧振腔由2個平面鏡、一塊長度為1cm的OPA晶體構成。在定義完OPA過程涉及的晶體折射率、晶體匹配角以及?k等參數后，通過MACRO利用OPO命令定義了OPA的作用過程。在此基礎上定義了參量放大的信號光束在諧振腔中往返傳輸一次所涉及各個步驟。至此完成了OPO過程的定義。最后調用名為OPORES的MACRO實現了OPO過程的模擬。
模擬結果
圖1.OPO輸出的激光模式
圖2.輸出功率隨OPO迭代次數的變化過程
展開 GLAD：光學參量振蕩器
概述
光學參量放大（OPA）涉及三波轉換過程、單軸晶體中的雙折射現象、k矢量的相互作用以及色散效應等。OPA的基本方程是用來描述泵浦光Ep，信號光Es以及閑頻光Ei之間相互作用的方程組：
以上公式都不含時間變量，并假設三波的頻率之間滿足下述等式：
上述方程必須與分步衍射傳輸方程同時求解。
僅當△k.z=0時，三波之間才會發生強耦合作用。當色散能夠補償k矢量失配時上述條件得以滿足。但是k矢量失配會導致光束的橫向剪切，引起效率降低。當三矢量相互平行且△k矢量為0時必然會發生強耦合作用。常規色散材料會導致△k不為0，這就使得耦合非常弱。利用雙折射材料中e光與o光折射率不同的特點，可以將△k減小到0，從而獲得強耦合作用。
系統描述
本例介紹了諧振腔內的OPA過程，即OPO過程。諧振腔由2個平面鏡、一塊長度為1cm的OPA晶體構成。在定義完OPA過程涉及的晶體折射率、晶體匹配角以及?k等參數后，通過MACRO利用OPO命令定義了OPA的作用過程。在此基礎上定義了參量放大的信號光束在諧振腔中往返傳輸一次所涉及各個步驟。至此完成了OPO過程的定義。最后調用名為OPORES的MACRO實現了OPO過程的模擬。
模擬結果
圖1.OPO輸出的激光模式
圖2.輸出功率隨OPO迭代次數的變化過程
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[圖片]
GLAD激光：光學參量振蕩器
概述
光學參量放大（OPA）涉及三波轉換過程、單軸晶體中的雙折射現象、k矢量的相互作用以及色散效應等。OPA的基本方程是用來描述泵浦光Ep，信號光Es以及閑頻光Ei之間相互作用的方程組：
以上公式都不含時間變量，并假設三波的頻率之間滿足下述等式：
上述方程必須與分步衍射傳輸方程同時求解。
僅當△k.z=0時，三波之間才會發生強耦合作用。當色散能夠補償k矢量失配時上述條件得以滿足。但是k矢量失配會導致光束的橫向剪切，引起效率降低。當三矢量相互平行且△k矢量為0時必然會發生強耦合作用。常規色散材料會導致△k不為0，這就使得耦合非常弱。利用雙折射材料中e光與o光折射率不同的特點，可以將△k減小到0，從而獲得強耦合作用。
系統描述
本例介紹了諧振腔內的OPA過程，即OPO過程。諧振腔由2個平面鏡、一塊長度為1cm的OPA晶體構成。在定義完OPA過程涉及的晶體折射率、晶體匹配角以及?k等參數后，通過MACRO利用OPO命令定義了OPA的作用過程。在此基礎上定義了參量放大的信號光束在諧振腔中往返傳輸一次所涉及各個步驟。至此完成了OPO過程的定義。最后調用名為OPORES的MACRO實現了OPO過程的模擬。
模擬結果
圖1.OPO輸出的激光模式
圖2.輸出功率隨OPO迭代次數的變化過程
展開 
GLAD：光學參量振蕩器
<p><strong>概述</strong></p><p>光學參量放大（OPA）涉及三波轉換過程、單軸晶體中的雙折射現象、k矢量的相互作用以及色散效應等。OPA的基本方程是用來描述泵浦光Ep，信號光Es以及閑頻光Ei之間相互作用的方程組：</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DYTMcVicBib98x3E9FhUlpWy1B5kmjY9icNhfWUUb1uM6EG2zX55iaPhcyLfnEcBDHcKzYyEvhSIRPl08w4k4oQfpA/640?wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p>以上公式都不含時間變量，并假設三波的頻率之間滿足下述等式：</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/DYTMcVicBib98x3E9FhUlpWy1B5kmjY9icNtbJgz1NlbToFIQJY5BqqicoiaZbGqbHpvGiaziay50S6JobPAPb9SSOZ3Q/640?wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p> 上述方程必須與分步衍射傳輸方程同時求解。</p><p>僅當Dk×z=0時，三波之間才會發生強耦合作用。當色散能夠補償k矢量失配時上述條件得以滿足。但是k矢量失配會導致光束的橫向剪切，引起效率降低。當三矢量相互平行且Dk矢量為0時必然會發生強耦合作用。常規色散材料會導致Dk不為0，這就使得耦合非常弱。利用雙折射材料中e光與o光折射率不同的特點，可以將Dk減小到0，從而獲得強耦合作用。</p><p><strong>系統描述</strong></p><p>本例介紹了諧振腔內的OPA過程，即OPO過程。諧振腔由2個平面鏡、一塊長度為1cm的OPA晶體構成。
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目 錄
前言 1
1、傳輸中的相位因子與古伊相移 3
2、帶有反射壁的空心波導 7
3、二元光學元件建模 14
4、離軸拋物面聚焦過程模擬 20
5、大氣像差與自適應光學 24
6、熱暈效應 27
7、部分相干光模擬 32
8、諧振腔的優化設計 41
9、共焦非穩腔模擬仿真 45
10、非穩環形腔模擬 51
11、含有錐形反射鏡的諧振腔 56
12、體全息模擬 61
13、利用全息圖實現加密和解密 66
14、透射元件中由熱效應導致的波前畸變 73
15、拉曼放大器 78
16、瞬態拉曼效應 88
17、布里淵散射散斑現象聚焦幾何模擬 95
18、高斯光束的吸收和自聚焦效應 102
19、光學參量振蕩器 107
20、激光二極管泵浦的固體激光器 112
21、ZIG-ZAG放大器 120
22、多程放大器 131
23、調Q激光器 151
24、光纖耦合系統仿真 159
25、相干增益模型 167
26、諧振腔往返傳輸內的采樣 178
27、光纖激光器 188
展開 校準激光器 | RP 系列激光分析設計軟件
</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">· 當構建紅外 體激光器或光學參量振蕩器時，可見光準直激光器可以極大地幫助找到激光諧振腔的初始近似對準。</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">· 線激光可以指示紡織機將在何處切割織物、鋸將在何處撞擊某塊木頭等。</span></p><p><span style="color: rgb(0, 0, 0);">· 十字激光還可用于指示垂直方向，例如用于切割矩形塊。</span></p><p><br></p><p><strong>輸出功率</strong></p><p><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">許多準直激光器具有相對較低的光功率，約為1 mW 或更低，可能屬于最低的激光安全等級1。然而，也可以使用其他裝置來發射更高的功率，例如數百毫瓦。在這種情況下，直接射到人眼的光束必須被視為危險的，并且必須相應地使用激光。</span></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p><strong>激光波長和帶寬</strong></p><p><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">許多準直激光器具有紅色輸出，僅僅是因為紅色激光二極管性能良好且價格低廉。但請注意，人眼的靈敏度對于較長的波長會急劇下降。因此，例如，發射 670 nm 的激光的可見度將比發射 635 nm 的激光低得多。兩者都明顯低于綠色激光，例如 532 nm。
展開 RP 系列 | 使用 RP RP Fiber Power 軟件進行超短脈沖仿真
所使用的概念涉及功能調用，而不是通過各種光學組件發送脈沖的命令，因此具有極高的靈活性，從而允許用戶實施相當復雜的仿真。
從 V4 開始，我們的軟件 RP Fiber Power 可用于模擬超短脈沖的傳播。我們認為，對于許多人來說，了解其工作原理可能會很有用–無論您已經擁有該軟件，還是考慮將其用于研究和開發。順便說一下，我們在該領域進行了實質性的軟件改進。
這些功能不僅限于光纖中的脈沖傳播，還將介紹如何考慮各種其他光學元件。因此，如果您正在使用鎖模體激光器或再生放大器，請確保同樣可以將相同的軟件應用于此。到目前為止，僅對于同步泵浦光學參量振蕩器和放大器，該軟件不可用。
對于打算使用 Matlab 或其他編程環境自己開發此類仿真的人來說，本文應該有用的。然而，挑戰將是實現超短脈沖與光學組件相互作用的所有細節。對于某些元素而言，這非常簡單，而對于其他元素（例如，光纖，甚至是有源纖維），這是相當復雜的事情。盡管這樣做可能會學到很多東西，但是您肯定會花費很多時間。使用提供此類功能的軟件，您可以專注于物理學和技術，并更快地獲得所需的結果。本質上，問題是您是要開始大型學習活動還是要快速產生結果的其他需求。使用此類軟件時，您還將學到很多有關物理的知識
概念
模擬RP Fiber Power 中超短脈沖傳播的基本概念與我們早期產品 RP ProPulse 的概念不同。我們首先不介紹軟件系統，即后來我們想通過其發送脈沖的跑道。相反，我們使用腳本語言的某些功能來定義或加載初始脈沖，然后再通過光學元件發送該脈沖。可以使用其他功能來檢索“當前脈沖”的各種屬性，即當前（在看到某些元素之后）的脈沖。
這種方法的優點是它最靈活。
展開 RP 系列 激光分析設計軟件 | 無源光纖（ 第十一部分）
這可進行如下解釋：兩個不同頻率分量導致一個拍頻，即總強度的振蕩頻率是兩個頻率分量的差。克爾效應發生后會導致相位調制，從而產生邊帶。然而，該過程只有在滿足相位匹配的條件下才能對長距離的光纖傳輸有效. 否則，在光纖中某一點添加到邊帶的幅度不會增加到在其他點產生的幅度。因此，四波混頻通常只發生在光纖的零色散波長附近。相位匹配也會受克爾效應的影響。
圖 5： 四波混頻產生新頻率分量示意圖。
光學參量放大和振蕩
四波混頻相關的一個效應是光學參量放大和振蕩。將某個頻率的光注入射到光纖中，能在另一頻率上產生非線性增益。這可以被用來放大信號或進行參數振蕩，即在不注入這種頻率的光的情況下也會產生新的頻率分量。與基于非線性晶體材料的參量放大器和振蕩器相比，參量光纖器件在泵浦光附近有信號光和閑置光，而不是泵浦光的兩倍。這是因為它們是由 χ (3) 非線性而不是 χ (2) 非線性引起的。
非瞬時的非線性響應
我們已經提到電致伸縮是一種具有有限響應時間的非線性效應。對于快速變化的光功率，這可以激發晶格振動，反過來也會影響光的傳播。這導致受激拉曼散射和布里淵散射，這將在下面討論。
布里淵散射
布里淵散射 ( SBS ) 與聲學聲子（在千兆赫范圍內）有關。事實證明，這種相互作用通常要求相位匹配，這樣它才能耦合兩個反向傳播的光波。能量守恒要求光頻隨聲頻變化而變化。如果我們在光纖中注入一個單色波，當光頻因布里淵頻移而降低時，反傳播波會有一個非線性增益
這取決于折射率、聲速和真空波長。對于石英光纖，布里淵頻移約為 10-20 GHz，布里淵增益的帶寬典型范圍為 50-100 MHz。例如，由于聲子相速度的橫向變化或縱向溫度的變化，布里淵增益譜實際上可能大大擴大。因此，峰值增益可能會降低。
展開 RP系列 激光分析設計軟件
非常適合以下機構:
——開發激光器、參量振蕩器，或包含無源光學諧振腔的器件的工業公司
——詳細具體研究這些設備各個方面功能原理的研究實驗室
——教導人們對此類設備形成牢固技術理解的教育機構
在任何情況下，RP Resonator 都將為您提供實質性的競爭優勢，因為您的工作將更加有效和高效：您將能夠快速可靠的知道諧振腔的功能特性以及改進它們的方式。
RP ProPulse
脈沖傳輸模擬
RP ProPulse 可以模擬各種情況下超短脈沖的傳播，例如在主動或被動鎖模激光器的諧振腔，同步泵浦光學參量振蕩器和光纖中。更具體地，該軟件可以計算當脈沖傳播通過各種光學組件時，飛秒和皮秒脈沖的電場分布如何在時域和頻域中演變。在描述底層物理模型的頁面上給出了更多細節。該軟件可以在Microsoft Windows 下的普通PC上運行。
可以模擬超短脈沖在多種情況下的傳輸，特別是：
主動或被動鎖模激光器諧振腔中的傳輸；
光參量振蕩器的同步泵浦；
光纖中的傳輸。
可以分析：
各種效應的影響,包括各種各樣比較特殊的非線性效應,
如光子晶體光纖的超連續光譜。
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