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圖2.簡(jiǎn)易像散高斯光束規(guī)格 圖3 發(fā)散的像散激光光源的光線追跡示意圖，沿著：x-z軸（左），y-z軸（中）和透視圖（右）。發(fā)散角在x方向是5°，在y方向是15°。焦點(diǎn)分開了0.5個(gè)單位。 例3.激光二極管光束 激光二極管光束是一種更新和更準(zhǔn)確的像散型發(fā)散激光源模型。激光用x和y方向發(fā)散角和焦點(diǎn)的位置指定。

圖 2.簡(jiǎn)易像散高斯光束規(guī)格圖 3.發(fā)散的像散激光光源的光線追跡示意圖，沿著：x-z軸（左），y-z軸（中）和透視圖（右）。發(fā)散角在x方向是5°，在y方向是15°。焦點(diǎn)分開了0.5個(gè)單位。例3.激光二極管光束激光二極管光束是一種更新和更準(zhǔn)確的像散型發(fā)散激光源模型。激光用x和y方向發(fā)散角和焦點(diǎn)的位置指定。此外，發(fā)散角的準(zhǔn)確含義可以根據(jù)不同的半寬和全寬來說明。

圖2.簡(jiǎn)易像散高斯光束規(guī)格 圖3 發(fā)散的像散激光光源的光線追跡示意圖，沿著：x-z軸（左），y-z軸（中）和透視圖（右）。發(fā)散角在x方向是5°，在y方向是15°。焦點(diǎn)分開了0.5個(gè)單位。 例3.激光二極管光束 激光二極管光束是一種更新和更準(zhǔn)確的像散型發(fā)散激光源模型。激光用x和y方向發(fā)散角和焦點(diǎn)的位置指定。

圖6.在FRED中模擬的不同高斯TEM模的輻照度分布 圖7.由TEM0,0, TEM2,1和 TEM2,3模組成的混合模的輻照度分布，功率分配為[1:0.5:0.25]。TEM2,1和TEM2,3模也有輕微的軸向偏移。

圖 6.在FRED中模擬的不同高斯TEM模的輻照度分布圖 7.由TEM0,0, TEM2,1和 TEM2,3模組成的混合模的輻照度分布，功率分配為[1:0.5:0.25]。TEM2,1和TEM2,3模也有輕微的軸向偏移。

圖2 材料屬性構(gòu)建3、 激光熱源子程序開發(fā)（1） 熱源特性：采用高斯分布模擬圓形激光束，功率密度函數(shù)為： 其中，P 為激光功率，r0為光斑半徑，r 為徑向坐標(biāo)（2） 子程序?qū)崿F(xiàn)：基于ABAQUS的用戶子程序接口（如DFLUX或HETVAL），編寫 Fortran/Python 程序生成動(dòng)態(tài)加載的圓形激光熱源，通過時(shí)間 - 空間函數(shù)控制熱源移動(dòng)軌跡

通過將存儲(chǔ)的能量暫時(shí)集中到持續(xù)時(shí)間僅為例如幾納秒的脈沖，可以獲得相當(dāng)大的峰值功率。傳統(tǒng)上，強(qiáng)納秒脈沖是由Q 開關(guān) 體激光器產(chǎn)生的。一種完全不同的方法是使用廉價(jià)的低功率脈沖種子源——例如，增益開關(guān) 激光二極管——并使用光纖放大器系統(tǒng)將其輸出放大到相當(dāng)大的能量。該方法的一個(gè)吸引人的特點(diǎn)是可以輕松改變脈沖重復(fù)率和輸出脈沖能量，而無需改變脈沖持續(xù)時(shí)間，或改變脈沖持續(xù)時(shí)間和形狀而不影響其他脈沖參數(shù)。

圖1.定義泵浦棒 選擇’Pump Light’標(biāo)簽，如圖2所示，該標(biāo)簽用于定義泵浦功率密度。在這個(gè)模式下，我們必須事先知道總的吸收泵浦功率。總的吸收功率為500W。垂直于薄片軸的泵浦功率用超高斯函數(shù)定義，如help=>Pump Light-Top Hat Pump Light Distribution in Axis Direction。光斑的大小等于分布半徑。

FRED應(yīng)用實(shí)例：一個(gè)有噪聲的激光光束空間濾波 光源的光束輪廓可以在FRED中通過位置功率切趾函數(shù)來指定。詳細(xì)的光源對(duì)話框的功率（Power）選項(xiàng)卡包含了位置切趾選擇，如圖1所示。高斯和振幅/相位掩模切趾將在本實(shí)例中使用。

本質(zhì)上，軟件需要為激光活性離子的激發(fā)引入額外的動(dòng)力學(xué)變量。它們的時(shí)間演化是通過對(duì)速率方程進(jìn)行數(shù)值積分來計(jì)算的，我們?cè)诘?4 節(jié)中已經(jīng)討論過。這原則上并不困難，即使對(duì)于涉及非線性項(xiàng)的速率方程也是如此。例如，光纖放大器可以首先被泵浦一段時(shí)間，然后注入短信號(hào)脈沖（例如高斯或超高斯時(shí)間形狀）。在泵送階段，（尚未相關(guān)的）信號(hào)增益穩(wěn)步上升。

激光功率輸出計(jì)算 點(diǎn)擊主菜單Laser Power 打開Laser Power Output ，如圖8所示。 圖8.功率計(jì)算 在本例中，采用薄片激光器普遍使用的Yb:YAG材料作為激光材料。該材料也叫做準(zhǔn)三能級(jí)材料，也就是說低能級(jí)與基態(tài)能級(jí)系統(tǒng)的能級(jí)間隙很小。在計(jì)算激光功率輸出時(shí)，需要考慮低能級(jí)的激光輻射吸收。

大功率激光器廣泛用于各種領(lǐng)域當(dāng)中，例如激光切割、焊接、鉆孔等應(yīng)用中。由于鏡頭材料的體吸收或表面膜層帶來的吸收效應(yīng)，將導(dǎo)致在光學(xué)系統(tǒng)中由于激光能量吸收所產(chǎn)生的影響也顯而易見，大功率激光器系統(tǒng)帶來的激光能量加熱會(huì)降低此類光學(xué)系統(tǒng)的性能。為了確保焦距穩(wěn)定性和激光光束的尺寸和質(zhì)量，有必要對(duì)這種效應(yīng)進(jìn)行建模。

圖1.定義泵浦棒 選擇’Pump Light’標(biāo)簽，如圖2所示，該標(biāo)簽用于定義泵浦功率密度。在這個(gè)模式下，我們必須事先知道總的吸收泵浦功率。總的吸收功率為500W。垂直于薄片軸的泵浦功率用超高斯函數(shù)定義，如help=>Pump Light-Top Hat Pump Light Distribution in Axis Direction。光斑的大小等于分布半徑。

形狀 - 激光脈沖的時(shí)序形狀（即矩形、三角形、高斯曲線形等）。研究已經(jīng)指出不同形狀將影響光學(xué)損傷。例如，矩形脈沖產(chǎn)生的鍍膜損傷大約是以 FWHM 相同的高斯曲線光束照射時(shí)產(chǎn)生損傷的 80%。 光束特性: 工作模式 - 橫向電磁 (TEM) 波模式。與單模激光相比，多模激光的 LIDT 值低得多. 波長(zhǎng) - 激光光源的波長(zhǎng)。

<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;激光加熱及激光焊接非常常見，，如何仿真激光焊接過程的熔深及路徑上的熱應(yīng)變呢？本貼以激光加熱為例，模擬高斯分布熱源勻速經(jīng)過兩塊金屬體接縫處的場(chǎng)景。本例還適用于激光加熱，粒子轟擊加熱等以移動(dòng)的高斯熱源加熱的場(chǎng)景。

圖1：光束質(zhì)量較差的激光束。與理想的高斯光束相比，波陣面有些混亂，這使得光束更難緊密聚焦。 在衍射受限的高斯光束中，M2 可以獲得最高的光束質(zhì)量，其 M2 = 1。許多激光器都能接近這個(gè)值，特別是在單橫向模式下運(yùn)行的的固態(tài)體激光器(→單模工作)和基于單模光纖的光纖激光器，還有一些低功率激光二極管(特別是 VCSELs)。

圖1.定義泵浦棒 選擇’Pump Light’標(biāo)簽，如圖2所示，該標(biāo)簽用于定義泵浦功率密度。在這個(gè)模式下，我們必須事先知道總的吸收泵浦功率。總的吸收功率為500W。垂直于薄片軸的泵浦功率用超高斯函數(shù)定義，如help=>Pump Light-Top Hat Pump Light Distribution in Axis Direction。光斑的大小等于分布半徑。

局部增益或損失g j取決于激光活性離子的細(xì)節(jié)及其激發(fā)水平，而這些細(xì)節(jié)本身可能取決于所有通道的光功率；我們將在第 4 節(jié)中討論。其他固定橫向剖面我們經(jīng)常處理單模光纖。在這里，我們?cè)俅斡幸粋€(gè)固定的強(qiáng)度分布，只是它不是頂帽分布，而是更接近高斯分布。大部分功率位于纖芯內(nèi)部，但機(jī)翼在一定程度上超出了纖芯（見圖 2）。

高斯模的計(jì)算 102.9. 在模式圖中插入晶體 113. 調(diào)整腔參數(shù) 124. 激光腔特性分析工具 144.1. 激光腔穩(wěn)定性分析 144.2. 高斯橫模的分布以及與泵浦光分布的重疊顯示 144.3. 計(jì)算激光功率輸出 155. 光束傳輸代碼（BPM） 16 1.