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在這種情況下，應使用高斯束腰光束選項來模擬光束模式。雷射的一般輸出可以從近軸波動方程的解中找到。對於雷射增益孔徑中的矩形、圓形和橢圓對稱性，已經找到了該方程的三組正交解。所有這三種解決方案都可以在物理光學傳播 (POP) 中的 OpticStudio 中建模。一旦確定了由這些解決方案中的任何一個定義的光束的輸入分佈，就會使用 POP 將光束傳播通過感興趣的光學系統。

如果需要傳輸空間相干性差的光，則需要多模光纖。例如，典型的高功率激光二極管的輸出就是這種情況，例如二極管條。盡管它們的輸出功率只有很小一部分可以發射到單模光纖中，但對于纖芯足夠大和/或 NA 高的多模光纖來說，發射效率非常高。另一個例子是使用發光二極管( LED ) 代替激光二極管作為光纖鏈路中的廉價信號源。

多模光纖對于多模光纖，不能將損耗指定為單個數字：它們通常與模式有關。這意味著對于任意輸入光場，所產生的總損耗將取決于功率在模式上的分布方式。例如，人們可以想象，光只能通過激光發射到低階模式，這會導致低熔接損耗。如果在熔接前強烈彎曲光纖，光可能會重新分配到高階模式，熔接損耗會變大。

單模光纖用于長距離通信，而多模光纖則用于短距離通信。半導體激光產生光脈沖，將編碼信息傳輸至光纖。信息被編碼到光信號上，要么是通過調制激光器的驅動電流，要么使用與激光器分離的外部調制器。光波隨后沿光纖傳播，直至波導接收器（包含一個光電二極管和一個跨阻放大器）接收為止。這些接收器將光纖的高頻光信號處理為電信號，以實現數據傳輸。光學波導的材料屬性非常重要。

目錄 動態多模分析和調Q運轉模擬 1 1.介紹 1 2.激光器連續輸出時輸出功率，模式競爭，和光束質量的模擬 2 3.Q開關運轉模擬 6 4.光闌影響模擬 10 5.結論 12 1.介紹 動態多模分析的目的是進行激光多模和激光調Q運轉分析。激光腔內橫模結構近似為HG和LG模式。

圖1.簡易激光光束（高斯00模）規格 例2.像散高斯光束“像散高斯光束”光源提供了一個更加實際的模型。大多數半導體激光遭受像散：束腰的x和y分量沿軸位移。在折射率型波導中的激光器，位移一般是2-8μm。在增益型波導中的激光器中，位移一般約為40μm。通過指定x和y的發散角和焦點的距離，可以模擬像散。

要產生激光，必須滿足粒子數反轉和增益大于損耗這兩個條件。諧振腔是激光器的重要組成部分，它可以使激光具有良好的方向性和相干性。COMSOL的特征頻率分析可以計算各類激光器諧振腔的基模和高階模場分布，為激光器的設計提供了強有力的工具。對稱激光腔中的高階模 華裔科學家高錕博士在1966年發表的一篇論文奠定了光纖通信的基礎。1970年，低損耗的石英光纖制造成功，光通信的時代到來了。

圖 1.簡易激光光束（高斯00模）規格例2.像散高斯光束“像散高斯光束”光源提供了一個更加實際的模型。大多數半導體激光遭受像散：束腰的x和y分量沿軸位移。在折射率型波導中的激光器，位移一般是2-8μm。在增益型波導中的激光器中，位移一般約為40μm。通過指定x和y的發散角和焦點的距離，可以模擬像散。該光源類型也允許光線在離束腰某些距離處產生，以獲得更大的精度。

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泵浦包層通常具有比光纖纖芯大得多的直徑和更高的數值孔徑，構成多模波導，即使泵浦光束質量不是很好，也可以輕松有效地將高功率泵浦光發射到其中。纖芯的折射率仍然高于泵浦包層的折射率，因此它支持單導模，有時甚至支持幾個模。射入泵浦包層的光也進入光纖纖芯，在那里它可以被激光活性離子吸收。（請注意，泵浦包層是未摻雜的，因此那里沒有泵浦吸收。）

將光發射到單模光纖中將光有效地發射到單光纖模式需要入射光的復振幅分布（假設為單色光）與相應的模式振幅分布具有高度重疊。幸運的是，單模光纖的基模在大多數情況下具有接近高斯光束的輪廓（對于穩健的引導，具有足夠大的 V 值），并且高斯光束可以很好地近似于大多數單模光纖的輸出模 激光器。

圖 1.簡易激光光束（高斯00模）規格例2.像散高斯光束“像散高斯光束”光源提供了一個更加實際的模型。大多數半導體激光遭受像散：束腰的x和y分量沿軸位移。在折射率型波導中的激光器，位移一般是2-8μm。在增益型波導中的激光器中，位移一般約為40μm。通過指定x和y的發散角和焦點的距離，可以模擬像散。該光源類型也允許光線在離束腰某些距離處產生，以獲得更大的精度。

本教程包含以下部分：1：簡介2：光通道3：功率傳播或場傳播4：激光活性離子5：放大器和激光器的連續波操作6：放大和產生短脈沖7：超短脈沖8：使用自制軟件還是商業產品？以下是Paschotta 博士關于光纖放大器和激光器建模教程的第 3 部分。

簡介偏振態分析(polarization analysis)可以作為一般光線追跡的進階功能。在模擬的過程中，會將入射光因為元件表面鍍膜、反射和吸收而造成的能量損耗納入考量。一般的情況下，OpticStudio可以對大多數的鍍膜或雙折射材料進行完整的分析。但有時因為分類數據報告(Prescription data)不夠齊全，在進行模擬時會需要簡化後的模型。

垂直腔面發射激光器（VCSEL）是一種二極管激光器，其發射的近高斯光束垂直于芯片頂面。與傳統的邊緣發射激光器（光發射于芯片的一兩個邊緣）相比，VCSEL在制造和性能方面具有諸多優勢。在本例中，我們將介紹如何構建VCSEL結構，并模擬和分析反射率、模式和頻率。

下面將介紹 RP Fiber Power 可用于分析和優化的設備:（a）單模或多模光纖 基于該軟件自帶的模式求解器，根據給定的折射率分布可以計算所有模態的特性，如振幅分布、有效模場面積、有效折射率以及色散等；還可以計算光纖耦合效率；模擬彎曲、非線性自聚焦或增益導引對光束傳播、高階孤子傳播的影響。

可計算單模工作和多模工作的輸出激光功率。圖18中繪出了多模工作的輸出激光功率圖。我們先從單模工作的計算開始。作為入射泵浦功率的一個函數，輸出激光功率可以通過按下“Plot”按鈕開始計算。按下“Adjust Range”按鈕可以調整繪出曲線和坐標軸限制相適應。在計算過程中，對熱透鏡作用做了如第三章“Modifying cavity parameters”中描述的線性調整。

? 我們應該使用單模光纖而不是多模光纖。? 如果要放大的信號是偏振的，那么僅引導具有一個線性偏振方向的光的偏振光纖會更好。? 如果我們的激光躍遷具有準三能級性質（就像光纖放大器中的常見情況一樣），我們應該盡可能地保持兩端的激發密度。? 在下一部分中，我們將看到反向泵送可能比前向泵送更好。

在本教程項目中，我們研究了加熱對實際二極管激光器模式輪廓的影響，即熱透鏡。溫度的變化會引起材料折射率的變化。這當然會影響波導模式的形狀和傳播常數。通常加熱會增加折射率，從而導致模式的橫向壓縮. 下圖是我們分析的超大型光波導激光器的截面： 二極管激光器由一個pn-結組成。用于激光模式的橫向波導是由蝕刻在結構中的兩個溝槽形成的。