在固体激光器设计与研发领域,热透镜效应、模式竞争与光束质量优化,一直是制约器件性能提升的关键难题。LASCAD™(Laser Cavity Analysis and Design)作为全球激光谐振腔分析与设计行业的领军软件,由德国LASCAD GmbH公司开发,历经多年发展,已成为全球激光工程师广泛采用的仿真利器,被广泛应用于LD泵浦固体激光器(DPSSL)相关性能的分析与优化。
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EaUI }BYs.$7 直观易用的
光学工作平台
x)+ q$FB ol3].0Vc] E;1QD/E$ 为了简化操作,LASCAD提供了复合的工程工具,其图形用户界面可以被看作个人计算机上的光学工作平台。通过鼠标点击即可实现对反射镜、透镜、晶体等光学元件的添加、组合、调整或删除。
>DM^/EAG{ uKA-<nM._c D( \c?X" 谐振腔和晶体的像散在设计过程中已被自动考虑,软件菜单栏集成了热效应有限元分析(FEA)、ABCD高斯光束传输、物理光学(BPM)、调Q运行、谐振腔稳定性以及输出功率计算等全部核心功能。这种设计让工程师无需花费大量时间学习复杂的操作指南,即可快速上手。
e^=b#!}-5: 6uS;H]nd< 62.)fCQ^ hQb3 8W[ 四大核心分析模块
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U) F[q)ME+`) 为优化谐振腔设计,LASCAD提供了一套独特的模拟工具组合。
YMG~k3Yb e6`g[Ap Cfr2~w 热效应的有限元分析(FEA)
sq rY<@% FEA模块用于计算激光晶体的温度分布、热形变、热应力和机械断裂风险,综合考虑材料
参数、泵浦构型及冷却结构等因素。
pQ,|l$^m <`)vp0 V}aZ}m{J A u10]b byJR6f LASCAD对重要构型进行了FEA模型预设计,涵盖端面泵浦/侧面泵浦的棒状、条状以及盘状激光器,同时也支持闪光灯泵浦源的模拟。用户可自定义尺寸、FEA网格、边界条件等参数,泵浦光分布可设置为高斯、超高斯、平顶或高斯-贝塞尔等多种模型。
T`$!/BlZ +}iuTqu5 $S/EIN c LASCAD支持从
ZEMAX和TracePro导入泵浦功率密度三维数据,用于模拟闪光灯泵浦或非常规泵浦结构。该模块可计算的晶体形状包括圆柱、长方体、圆盘及薄片等,针对立方体晶体还可进行应力诱导双折射的精确分析,输出结果为热致光束退偏和相位变化等关键参数。
LAY~hF" La$?/\Dv) LoW}!,| ABCD高斯光束传输矩阵
Bdm05}c@u 利用等效的ABCD矩阵分析含热透镜效应的谐振腔稳定性。该方法计算速度快、功能强大,涵盖了热透镜效应和增益导引机制的分析。
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UK%RC8 !+(H(,gI 通过ABCD矩阵对反射镜、透镜、介质界面及高斯通道的建模,可实现多数实际谐振腔的精确模拟,并可综合计算热透镜效应、谐振腔稳定性、晶体中的模半径、光束质量因子M²、像散等核心参数。
!M}ZK( AbIYdFX B w d6+,B > ,x``- \?vn0;R4 3D物理光学传输矩阵(BPM)
_8e0vi!~2 利用BPM算法计算激光器的输出模式及光束质量。该模块包含衍射与增益的动态特性,可对腔内光场的三维非线性相互作用进行精确数值分析。
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(?fyd 7n7UL0Oc1 a1z*Z/!5 krRnE7\m @b{$s BPM不仅可以作为独立应用使用,也可使用FEA和ABCD分析计算得到的泵浦分布、热透镜和热形变作为数据输入,进行联合计算,并与ABCD方法分析结果进行对比验证。
0(Hzh?t_ T:g%b @ .9q`Tf 多模与调Q运行的动态分析(DMA)
_Zus4&' 利用DMA模型分析多模竞争和调Q等动态过程。该模型可以视为多模速率方程的改进算法,能够考虑腔内
光子密度和反转粒子数的横向变化。
w[#*f?at~ 主要功能包括:
- m2[J5n?zLL
计算连续或脉冲泵浦条件下的输出效率和功率; - "Fz1:VV&
模拟多模竞争与光斑分布及光束质量; - e?:1wU
计算Q开关运转的脉冲形状、延迟时间与脉冲能量; - ])?[9c
进行本征模数值分析。
*9(E0" =d/$B!t{ 1助力DPSSL精准设计
E+J +fi 综合运用上述四大分析能力,即可实现DPSSL(二极管泵浦固体激光器)的精准分析和优化设计。
XRi37|p LASCAD特别适用于分析热学与光学领域里的非线性交互——即热透镜效应,这正是模拟分析固体激光器的关键之一。无论是模拟激光谐振腔,还是解决工程师面临的复杂难题,LASCAD都是一个不可或缺的工程工具。
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{}P~nP :VE0eJ]J6 5:%`&B\ 基于激光腔内多物理效应的量化模型,LASCAD允许激光工程师在提交硬件之前,对谐振腔设计的各项特征进行精确控制和补偿。
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`E|>K\ Rg3g:TV9c `:Zgq+j& 深圳讯技光电科技有限公司是一家专业的光电产业研发、顾问服务公司,为广大客户提供VirtualLab Fusion、FRED、Macleod、GLAD、LASCAD、Optiwave等光学软件、散射光量测仪等硬件、光学整体解决方案以及各类技术咨询、课程培训与书籍资料。
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