光子晶體激光器設計
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
光子晶體激光器設計的視頻教程
001 - COMSOL光子晶體波導分束器（含講解）
001 - COMSOL光子晶體波導分束器（含講解，66元） 基本介紹： ·? 主要內容：對一個典型的T型光子晶體分束器做了模擬； ·??基于COMSOL頻域求解，使用的軟件版本為COMSOL 5.3 (5.3.0.223)； ·??計算所需的內存：8 GB； ·??涉及的內容：自定義變量、組件耦合、完美匹配層、散射邊界條件、自定義網格 等； ·??繪制了：場分布和透反射率；
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光子晶體激光器設計的實例教程
光子晶體是一類通過不同折射率介質周期性的排列而形成的具有光波長量級的周期性人工微型結構，相比于傳統晶體來說，由于介電函數的周期性分布，光子晶體也會產生一些類似于傳統晶體的帶隙，使光局域在帶隙中無法傳播。我們在完整的光子晶體陣列中引入線缺陷可以構造出光子晶體波導，光子波導由于傳播低損耗和體積小等優點廣泛應用于器件之后，在未來光通信領域有很大的前景。光子晶體在實際制備過程中由于不可避免的無序效應而使自身的傳輸特性受到影響，甚至降低其光學器件的性能，但是在光子器件、隨機激光器、太陽能電池等應用領域有著廣泛的應用前景。因此，研究無序光子晶體結構中光傳輸特性，實現對無序光子晶體的光傳輸特性的有效應調控，這無論在理論上還是應用上都具有非常深遠的意義。
當光機晶體波導里面有缺陷時，通過介質傳播的波會經歷多次散射。當波長大于散射中心的大小時，散射體間距離相對較大，稱為弱散射。 在弱散射狀態下，波傳播是一個擴散過程，我們可以用散射之間的平均自由程L或擴散常數ξ來描述。如果散射量足夠大，則擴散常數ξ消失，波傳播可以完全停止。這種現象被稱為安德森局域化。光子晶體在制作過程中難免會出現結構的不理想以及缺陷，這種情況被叫做結構無序，結構無序主要有空氣孔大小無序、位置無序和旋度無序三種情況。在這里，我們采用FDTD solutions軟件研究在單光子源入射的情況下，五邊形光子晶體波導的光傳輸特性隨無序程度變化的情況，進而得出無序效應對二維光子晶體光傳輸特性的影響，證明6%無序度的五邊形氣孔的六邊形光子晶體波導具有引人注目的光傳輸性質。
在這項工作中，六邊形光子晶體晶格結構采用如圖1所示的五邊形氣孔形狀。我們在七排光子晶體中部引入線缺陷，同時在線缺陷兩端設計三排五邊形氣孔的光子晶體，其他最外面三排設計成圓柱形氣孔的光子晶體。采用偶極子光源充當量子點。
展開 波分復用技術是大容量光纖通信網絡的關鍵技術，而濾波器是實現波分復用的關鍵器件。教程介紹利用FDTD搭建二維光子晶體諧振腔濾波器模型，并通過仿真求解特定尺寸構型下的諧振腔共振模式以及帶寬等參數。本案中仿真260nm厚度下的嵌有三角晶格陣列的納米孔二維光子晶體諧振腔，仿真波長1000~1400nm。
1. 構建模型
添加三角晶格的納米孔：
納米孔的構造通過structure腳本實現。此處略去了中心兩圈的納米孔，引入光子晶體缺陷，從而有效形成諧振腔。三角晶格常數為366nm。孔半徑為135.42nm。
2. 添加網格
設置網格參數，如下圖所示：
注意本案中由于采用三角網格，便于操作與剖分，將默認正方網格屬性更改為菱形，如下
點擊該控件，繼續編輯，參數設置如下
60是設置相交的兩條網格線的夾角，從而形成菱形。注意網格尺寸這里與晶格大小保持一致，均為366nm。
3. 設置仿真區域FDTD
點擊控件region，添加FDTD區域
設置FDTD參數，如下
上圖FDTD 邊界條件設定中，特定在 z min bc 處設為symmetry，對稱模式，因為整個模型在z方向是對稱的，因此為了節約計算機仿真時間，可以這樣便捷設定。
4. 添加偶極子云dipole cloud
Lumerical 一大優勢是很多分析方法可以通過代碼實現。上述控件添加了交互界面，實現偶極子云的添加，輸入光源。通過對話框輸入可編輯變量，變量的屬性，變量的值等。這些變量后續在代碼中需要調用。注意這里的偶極子位置是隨機分布的，通過運行生產代碼，從而形成偶極子云。
5.
展開 該范例為摻釔光纖激光器的簡單模型。泵浦與信號光均在單模光纖內傳輸。
腳本程序中，通過插入對象函數set＿R（），將放大器模型轉換為激光器模型。設定光纖左端面對信號光（激光）全反射（光纖布拉格光柵效應），輸出光纖端面具有4％的反射率（裸纖端面的菲涅爾反射效應）。
在模型中需簡單定義激光波長。若無定義波長的光學組件，激光器通常輸出增益更大的工作波長。這是一個非常復雜的范例，可自動計算激光輸出波長。
Yb fiber laser ．cf ．fpw 包含用戶自定義項，可靈活編輯輸入參量。
展開 該模型表明,RP Fiber Power軟件如何對含有復雜能級結構的激光器或放大器進行設計。
設定光纖激光器具有以下特性:
光纖為氟鋯酸鹽玻璃,摻雜銩離子。由于ZBLAN玻璃的低聲子能量,3H4和3F2為亞穩態能級。(未被多聲子躍遷所猝滅)
銩離子在吸收3個1140nm泵浦聲子后被激發至高電子能級。由高能級受激輻射至基態,并產生480nm的藍光。
光纖左端面為全反射鏡,右端面為反射率為60%的輸出耦合鏡。
模型所采用的光譜數據源于文獻:“R． Paschotta et al．, Characterization and modeling of thulium:ZBLAN blue upconversion fiber lasers”, J． Opt． Soc． Am． B 14 (5), 1213 (1997)．
展開 該模型為短腔鉺釔共摻光纖激光器,975nm泵浦光束激發鉺離子與釔離子。鉺離子的激活能量轉移至鉺離子。
此類激光器也可在無釔離子情況下運行,可通過設置釔離子的濃度為0即可。然而,此時泵浦吸收非常有限,導致輸出功率較低。(由于光纖長度短,摻雜濃度有限所致)隨著鉺離子的摻雜,能量吸收更充分,激光轉換效率極大增加。然而,在高泵浦功率下,能量轉移效率達到極限,限制了輸出功率。
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<p class="ql-align-center"><strong style="color: rgb(51, 51, 51);">1.概述</strong></p><p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(51, 51, 51);">衍射透鏡也被稱為光學衍射元件,或者
光子晶體是一類通過不同折射率介質周期性的排列而形成的具有光波長量級的周期性人工微型結構，相比于傳統晶體來說，由于介電函數的周期性分布，光子晶體也會產生一些類似于傳統晶體的帶隙，使光局域在帶隙中無法傳播。我們在完整的光子晶體陣列中引入線缺陷可以構造出光子晶體波導，光子波導由于傳播低損耗和體積小等優點廣泛應用于器件之后，在未來光通信領域有很大的前景。光子晶體在實際制備過程中由于不可避免的無序效應而使自身的傳輸特性受到影響
薄膜偏振器是一種基于多層介質涂層干涉效應的光學偏振器。這種涂層通常放在玻璃板上。(不需要像在各種其他類型的偏振器中那樣的雙折射光學材料。)。在一定的入射角范圍內，獲得了強烈的偏振相關反射率。(基本上總是，s偏振光被反射，p偏振光被傳輸。)。設計薄膜偏振器通常很方便，使其可以在45°的入射角下工作，從而獲得角度變化為90°的反射光束。不過，其他入射角也是常見的。
薄膜偏振片的種類很多
RP 系列軟件是功能強大的激光仿真軟件，用于激光發展和激光科學的計算機建模。可以設計并優化光纖激光器和放大器、光波導激光器、光纖耦合器、多芯光纖、螺旋芯光纖、錐形光纖；也可以模擬超短脈沖在不同光纖設備中的傳輸，例如在光纖放大器系統、鎖模光纖激光器和通訊系統中的傳輸。能夠跟蹤和優化光纖放大器和光纖激光器，讓它們適合各種應用。幫助評估和排除光纖激光器和放大器中各種不利的影響；能夠對有源光纖器件性能進行預測
激光器的穩定
有源方案穩定激光
有源穩定方案通常涉及某種電子反饋(有時是前 饋)系統 ，其中一些參數的波動被轉換成電信號，然后以某種方式作用于激光器。
例如:
可以使用如圖1所示的方案來穩定激光器的輸出功率。 用光電二極管監測激光功率，并例如通過控制泵浦功率或激光諧振器內外的損耗來校正激光功率。 通過這種方式，可以降低開啟后的尖峰和穩態條件下的強度噪聲
課程四十六：一個激光二極管光束整形器
這節課將展示如何設計從一個激光二極管到一個圓形準直光束的光學轉換器。我們從一個典型的激光二極管的規格開始，它在 X 方向和 Y 方向上有不同的發散角，設計任務比較復雜。以下是我們的設計規格:
Y 方向的光束發散度
光纖激光器軟件設計
RP Fiber Power仿真脈沖放大器模型
講講脈沖放大器在 RP Fiber Power 中的演示結果。基于初始脈沖的基本性能包括脈寬、重頻等的定義，脈沖傳輸的定義，加上光纖的結構和模型的搭建就可以簡單的模擬脈沖經過光纖放大器傳輸的結果。復雜模型比如考慮多模，多摻雜系統，動態仿真等在此基礎上添加相關參數代碼即可。下圖顯示了拋物線型脈沖作為輸入信號光經過摻
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
光纖激光器軟件設計
RP Fiber Power的內置文件
下列為 RP Fiber Power 各種文件的用途和位置。
以下文件由安裝程序安裝。根據您的系統配置，它們可能在文件夾 C:\Program Files\RP Software\RP Fiber Power 或具有類似名稱的文件夾中找到。
1）RP_Fiber_Power.exe 為可執行程序文件。
2）RP_Fiber_Power.ico
