如何计算一个侧面泵浦棒的简单激光器谐振腔的热透镜效应
目录 "(r%`.l=I rD+mI/_J` 1. 启动LASCAD并定义一个简单激光腔 1 6ao~f?JZ 2.定义并分析一个侧面泵浦棒 2 beaSvhPU 2.1 选择晶体类型和泵浦结构 2 W#)X@TlE 2.2 定义泵浦光分布 3 gw!d[{# 2.3 定义棒的冷却 7 G9^xv 2.4 定义材料参数 8 V/3@iOwD 2.5 定义复合材料 9 MaPOmS8? 2.6 定义控制FEA 计算程序的选项 10 #f [}a 2.7 FEA 的可视化结果 12 A XhP3B] 2.7.1 三维观察器 12 ph}%Ay$ 2.7.2 二维数据图和抛物线fit 12 qJ sH 2.8 计算高斯模 13 6P3h955c 2.9 在模式图中插入晶体 14 lEgjv, 3.修改腔参数 14 k".kbwcaF 4.用于分析激光腔特性的工具 15 @@j:z;^| 4.1 分析激光腔的稳定性 15 'W,*mfB 4.2 显示横向高斯模分布图 16 B0U(B\~Y 4.3. 输出激光功率计算 17 O\CnKNk, 5. 光束传播编码(BPM) 19 )s,LFIy<A jST4O"DjM 1. 启动LASCAD并定义一个简单激光腔 /IN#1I!K 选择Start/Programs/LASCAD/Lascad启动LASCAD, N>Ih2>8t 定义一个工作目录, DK
eB%k 点击“OK”,打开LASCAD主窗口, 4Q/{lqG 点击最左边的工具栏上的“New Project”按钮或者执行菜单项“File”, CuD}Uo+u 将“Number of Face Elements”增加到4, Nc&J%a 输入适当的波长并保持其它默认设置不变, r;xy/*%Mtj 点击“OK”。 :hT.L3n, 现在你可以看到在顶部的LASCAD的主菜单和在它下面的另外两个窗口,一个标题为“Standing Wave Resonator”,另一个是“Parameter Field”,如图1所示。上面的窗口显示了有四个元件的简单腔的模式图,下面的窗口显示腔的参数。在元件编号下面的纵行显示的是该元件的参数,比如每个反射镜的曲率半径,在行标签“Type-Param”里显示。想要改变元件类型,可以直接使用元件编号下面的下拉框,你可以选择反射镜、介质界面和透镜。元件编号之间的纵行里显示的参数定义了各元件之间的空间的特性,例如折射率,或者由抛物线折射率分布的二次微分导出的“Refractive Parameter”。关于这个窗口中其它的功能,例如如何插入或者清除一个元件,你可以在快速浏览第三部分或者手册里面找到。 J/fnSy c7~R0nP
[attachment=120291] F^$;hMh% 图1 ; >>n#8` 2.定义并分析一个侧面泵浦棒 ^B0Qk:%P^N 2.1 选择晶体类型和泵浦结构 >+Ig<}p 点击LASCAD主窗口的菜单项“FEA/Parameter Input & Start of FEA Code”,打开题为“Crystal,Pump Beam and Materials Parameters”的窗口,如图2所示。注意六个标签,用于定义不同类型的参数。 AT)b/ycC 通过标签“Models”下面的列表可以选择不同的晶体和泵浦结构,我们选择“Side pumped cylindrical rod”。 m%
3 D 在这个窗口的底部可以定义棒的尺寸,这个例子里,我们输入棒长16mm、直径3mm,如图2所示。为了研究程序是如何工作的,建议在做第一次试验的时候使用较短的棒尺寸,这样计算时间比较可靠。 JO*/UC>" z3]W #
[attachment=120292] ]=VRct
" 图2 ]Zt ]wnL+ WQ 2{`'z 2.2 定义泵浦光分布 N2k<W?wQ 选择标签“Pump Light”,打开如图3所示的窗口,有如下条目用于定义泵浦结构:空间设置、二极管特性、液流管道等。 s;YbZ*oaMe 我们采用一个圆柱形的液流管道包围在棒的外面,在棒和管道之间是冷却液,管道外面是一个反射腔。 UOsK(mB
[attachment=120293] 图3 r<vy6 Total incident pump power”是从二极管聚集到棒上的总功率。“Inner radius of flow tube”和“Outer radius of flow tube”分别是液流管道的内半径和外半径。如果你的模型里没有液流管道,将外径和内径设置得很接近,并将液流管道的折射率设成和液体的折射率一样。 q\}+]|nGs “Radius of cylindrical reflector”是圆柱反射腔的半径,圆柱反射腔用来将第一次通过棒的泵浦光再反射回棒里面。 [al$sCD]+ “Distance of reflector from rod axis”不一定要和反射腔的半径完全一致,例如反射腔可以是平面的,当然在大部分情况下是相同的。如果没有反射腔,这一项的参数可以设置很大的数值。 F|{uA/P{ 如果你有很多组的二极管在棒周围,那么“Lenth of diode bars”和“Number of diode groups along rod axis”这两项的意义取决于二极管的排列。 zBlv?JwG 如果二极管的放置是沿着光发射的方向,也就是平行于棒轴,在“Length of diode bars”中输入这一排的长度,在“Number of diode groups along rod axis”中输入1。 z~X/.> 如果二极管组的放置是有一定偏转角度的,如图4所示是沿着棒放置三组二极管的结构的泵浦光分布,在“Length of diode bars”中输入二极管的物理长度,“Number of diode groups along rod axis”中输入二极管组的数目。在图4中,每一组二极管由三个二极管条组成,并对称的安排在棒的周围。偏转角为60°。总的来说,如果棒周围的一组二极管数目为n,那么偏转角就是360°/2n。
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[attachment=120294]图4 ^ZO! ( “The number of irradiation directions”由棒周围的二极管数量决定,假定对沿着棒轴的所有二极管组此数值都是不变的。 a/\{NHs6"5 “Angle between irradiation directions”是与棒轴垂直的平面里相邻二极管光束构成的角度,假定所有相邻光束间的角度是一样的。当然,二极管也并不一定要像图4所示那样在棒周围对称放置,例如你可以将两个二极管这样放置,使其光束成90°角,也就是相对于x轴正向,一个沿45°放置,一个沿-45°放置。 -&sY |