LASCAD激光谐振腔分析与设计软件

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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直观易用的光学工作平台

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。

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。

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四大核心分析模块

为优化谐振腔设计，LASCAD提供了一套独特的模拟工具组合。

热效应的有限元分析（FEA）
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。

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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。

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。

ABCD高斯光束传输矩阵
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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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。

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3D物理光学传输矩阵（BPM）
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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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。

多模与调Q运行的动态分析（DMA）
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。

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主要功能包括：

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计算连续或脉冲泵浦条件下的输出效率和功率；
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模拟多模竞争与光斑分布及光束质量；
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计算Q开关运转的脉冲形状、延迟时间与脉冲能量；
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进行本征模数值分析。

1助力DPSSL精准设计
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。

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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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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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