指南1：如何計(jì)算一個(gè)簡(jiǎn)單激光腔中端面泵浦棒的熱透鏡
目錄
1. 啟動(dòng)LASCAD和定義一個(gè)簡(jiǎn)單激光腔 1
2. 定義和分析端泵浦的棒 2
2.1. 選擇晶體的類(lèi)型和泵浦結(jié)構(gòu) 3
2.2. 定義泵浦光的分布 3
2.3. 定義棒的冷卻 6
2.4. 定義工作物質(zhì)參數(shù) 6
2.5. 定義合成物質(zhì) 7
2.6. 定義控制FEA計(jì)算程序的選項(xiàng) 7
2.7. FEA結(jié)果的可視化 9
2.7.1. 3D觀(guān)察器 9
2.7.2. 2D數(shù)據(jù)分布和拋物線(xiàn)擬合 10
2.8. 高斯模的計(jì)算 10
2.9. 在模式圖中插入晶體 11
3. 調(diào)整腔參數(shù) 12
4. 激光腔特性分析工具 14
4.1. 激光腔穩(wěn)定性分析 14
4.2. 高斯橫模的分布以及與泵浦光分布的重疊顯示 14
4.3. 計(jì)算激光功率輸出 15
5. 光束傳輸代碼（BPM） 16
1. 啟動(dòng)LASCAD和定義一個(gè)簡(jiǎn)單激光腔
選擇 Start/Programs/LASCAD/lascad啟動(dòng)LASCAD，定義工作路徑，單擊“OK”打開(kāi)LASCAD 主窗口，單擊工具欄最左端的“New Project”按鈕或者主菜單上的“File”選項(xiàng)，將“Number of Face Elements”設(shè)置為4，輸入適當(dāng)?shù)牟ㄩL(zhǎng)，其余選項(xiàng)保持默認(rèn)設(shè)置，單擊“OK”。
圖1
現(xiàn)在可以看到LADCAD 的主菜單出現(xiàn)在窗口的上方，另外兩個(gè)窗口在下方，其中一個(gè)窗口的標(biāo)題是“Standing Wave Resonator”，另外一個(gè)的標(biāo)題是“Parameter Field”，如圖1所示。
上方的窗口是有4個(gè)元件的簡(jiǎn)單腔的模式圖，下方窗口顯示這個(gè)腔的參數(shù)。在每一個(gè)元件的下面的一列里顯示這個(gè)元件的參數(shù)，比如在標(biāo)有“Type-Param”的一例里顯示每個(gè)鏡的曲率半徑。可以用標(biāo)有元件序號(hào)的下拉框按鈕來(lái)改變相應(yīng)元件的類(lèi)型，可以選擇Mirror、Dielectric Interface或者Lens類(lèi)型。每一元件序號(hào)下面的列顯示相應(yīng)的兩元件的空間屬性，比如折射率、“Refractive Parameter”（表示相應(yīng)的拋物線(xiàn)型折射率分布的二階導(dǎo)數(shù)）。關(guān)于這個(gè)窗口的其他功能的描述可以在第3節(jié)、快速入門(mén)或者使用手冊(cè)中找到。
2. 定義和分析端泵浦的棒
圖2
2.1. 選擇晶體的類(lèi)型和泵浦結(jié)構(gòu)
單擊LASCAD 主窗口中的“FEA/Parameter Input & Start of FEA Code”打開(kāi)標(biāo)題為“Crystal, Pump Beam and Materials Parameters”的窗口，如圖2。注意有六個(gè)標(biāo)簽頁(yè)來(lái)定義不同的參數(shù)組。
在“Models”標(biāo)簽的對(duì)話(huà)框中列舉了不同的晶體和泵浦結(jié)構(gòu)供選擇。默認(rèn)的設(shè)置是“(Dual) end pumped cylindrical rod”。這個(gè)窗口的底部可以定義棒的尺寸，比如我們輸入棒的長(zhǎng)度為6mm 和直徑為2mm，如圖2所示。
2.2. 定義泵浦光的分布
選擇“Pump Light”標(biāo)簽，打開(kāi)如圖3所示的窗口。
圖3
在對(duì)話(huà)框中可以選擇超高斯函數(shù)近似泵浦光的分布。超高斯函數(shù)是指光的分布具有高斯分布的數(shù)學(xué)形式，但其指數(shù)比2大。增加超高斯函數(shù)的指數(shù)可以形成平頂分布。關(guān)于這些內(nèi)容的詳細(xì)描述請(qǐng)參閱LASCAD手冊(cè)中。
在“Incident pump power, W”標(biāo)簽的對(duì)話(huà)框中可以分別定義晶體左右端面的泵浦功率。對(duì)端泵而言，通常泵浦光束聚焦到棒中。在"Spot size at beam waist", "Distance of waist from left end face" 和"Beam divergence"的對(duì)話(huà)框中可以定義相關(guān)量的大小。
單擊“From the right end”按鈕就可以輸入從右端輸入泵浦光的參數(shù)。
通過(guò)下列操作可以看到超高斯指數(shù)效應(yīng)：
選定“x-y-symmetry”選項(xiàng)，打開(kāi)“Super-gaussian exponent”選項(xiàng)y平面的下拉框，選擇其參數(shù)比如10，單擊底部右端的標(biāo)有“Show Pump Light Distribution”的按鈕，其泵浦光分布窗口將打開(kāi)，如圖4所示。
圖4
圖5 |
