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    動(dòng)態(tài)多模分析和調Q運轉模擬
    時(shí)間:2020-12-24 10:48來(lái)源:訊技光電作者: 技術(shù)部點(diǎn)擊:次打印
    目錄
    動(dòng)態(tài)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(shí)輸出功率,模式競爭,和光束質(zhì)量的模擬 2
    3.Q開(kāi)關(guān)運轉模擬 6
    4.光闌影響模擬 10
    5.結論 12
     
    1.介紹
    動(dòng)態(tài)多模分析的目的是進(jìn)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。HG和LG模式是不同本征頻率對應的正交特征函數,我們假設模式之間的橫模振蕩互不干擾,因此模式之間的短時(shí)干涉影響可以忽略;谶@個(gè)假設,起振模式中的反轉粒子數密度和光子數是由下面的以時(shí)間為變量的3D速率方程描述:

    方程1-3描述反轉粒子數密度 ,腔內總光子數 ,歸一化光子密度分布 ,單個(gè)橫模的光子數 ,相應的單個(gè)模式歸一化光子密度分布 。在單個(gè)模式中基于光子數 的時(shí)間和光子密度分布 用于描述整個(gè)橫模結構的分布。采用同樣的方法,可以得到與時(shí)間相關(guān)的模式競爭效應分析和腔的多模行為。該計算結果可用于計算光束質(zhì)量和激光功率輸出,描述與時(shí)間相關(guān)的Q開(kāi)關(guān)運轉。
    方程2-3中的參數如下
    方程2-3用于四能級激光系統。準三能級系統的多模分析還在研究中。三能級(泵浦能級)和能級2(激光上能級)之間,能級1(激光下能級)和能級(基態(tài)能級)之間的快速衰減速率已被假定。
    在前面的章節中有詳細的關(guān)于計算激光輸出功率,Q開(kāi)關(guān)運轉和光闌影響的參數和方程之間的數學(xué)關(guān)系的介紹;蛘,可以點(diǎn)擊LASCAD主窗口主菜單的“Help DMA Code”。
    接下來(lái)有一個(gè)關(guān)于DMA編碼的指南。它顯示了怎樣比較合理地定義DMA GUI中單個(gè)輸入參數來(lái)模擬CW多模操作,Q開(kāi)關(guān)運轉和光闌的影響。
     
    2.激光器連續輸出時(shí)輸出功率,模式競爭,和光束質(zhì)量的模擬
    要使用DMA編碼,需要在腔內插入一個(gè)熱透鏡晶體?梢詤⒄战坛1的說(shuō)明,準備一個(gè)端面泵浦的晶體。簡(jiǎn)便地,我們可以直接打開(kāi)tutorial-1.lcd文件激活腔結構,該文件可以在LASCAD的子目錄“tutorials”中找到。在我們設置好FEA編碼和在模式腔內插入晶體后,在LASCAD主菜單中選擇 “Dynamic Multimode Analysis”,打開(kāi)DMA窗口。在該窗口中,點(diǎn)擊Open GUI for DMA,打開(kāi)“Dynamic Multimode Analysis”。該窗口有5個(gè)標簽,如下:
     
    2.1 高斯模式選項
    點(diǎn)選該選項并選擇“type of Gaussian modes”來(lái)近似激光模式結構。如果模式結構是象散的,選擇Hermite-Gaussian模式。在旋轉對稱(chēng)腔結構設計時(shí),選擇LG模式更好。但是,如果橫模數量較多,則推薦采用Hermite-Gaussian模式,高階LG在數值上更復雜。模式類(lèi)型選擇會(huì )自動(dòng)地基于激光模式結構的象散選擇。“Maximum transverse mode order”定義在x和y方向的最大傳輸模式階數Nmax。但是,隨著(zhù)Nmax的增加,由于總模式數,因此M也會(huì )跟著(zhù)變大,將耗費一定的計算時(shí)間。

    如果Nmax已經(jīng)定義,我們需要設置“Number of grid points in x- and y- direction”足夠大來(lái)解決高階傳輸模式的傳輸強度振幅分布。否則,該數值和熱FEA中使用的橫向格點(diǎn)大小一樣。熱FEA大小仍然保留“Number of grid points in z-direction”。
    “Stretch factor in x- and y-direction related to beam diameter”的定義嚴格依賴(lài)于Nmax和在Help中描述的泵浦光分布情況。如果Nmax=0,我們就需要將伸展因子設置為2來(lái)考慮基模和吸收泵浦光功率分布的疊加情況。
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