LASCAD 介紹
Y6J7N ^ X[F<sxw • 計(jì)算機(jī)上的
光學(xué)工作平臺
<M//zXa •
激光諧振腔分析與設(shè)計(jì)工具
;a]Lxx;- • 教學(xué)工具
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F.nJX ZnJ ve#*qz Y LASCAD 計(jì)算機(jī)上的光學(xué)工作平臺
iGCA>5UE .Vy*p")" 盡管LASCAD提供復(fù)雜的工程工具，它的一個(gè)基本原則是創(chuàng)造一個(gè)容易使用的程序。它提供了一個(gè)程序化用戶界面，可作為PC上的光學(xué)工作臺，用于激光諧振器的直觀設(shè)計(jì)。 這樣人們就可以在實(shí)驗(yàn)室或交流會上了解實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而不需花費(fèi)很長時(shí)間去看復(fù)雜的說明書或者鍵入大量數(shù)字：
?B&Z x-krd ~hJ/&,vH! • 光學(xué)元件如平面鏡、
透鏡、或晶體可以用單擊鼠標(biāo)來加入、合并、拉動(dòng)、調(diào)整、或消除
}=d]ke 9_ • 全面考慮了諧振器和晶體的象散現(xiàn)象
B5- G.Z • 有限元分析、ABCD矩陣及波動(dòng)光學(xué)編碼可以在菜單條中選擇
hN~]$"@2 \dIc_6/D1 LASCAD 激光腔體分析與設(shè)計(jì)工具
Y+ZQN> LdSBNg#3 FEA 可以用于計(jì)算
激光器晶體的溫度分布、變形、應(yīng)力和機(jī)械斷裂。計(jì)算過 程中需要考慮材料的
參數(shù)、泵浦構(gòu)型以及冷卻結(jié)構(gòu)等。FEA 是技術(shù)物理領(lǐng)域中一 種眾所周知的求解差分方程的數(shù)值方法，例如，熱傳導(dǎo)方程。 雖然在其他許多工 程領(lǐng)域，F(xiàn)EA 得到廣泛的成功應(yīng)用并且是一個(gè)不可或缺的方法，但是目前還沒有 在其他任何一款商用激光設(shè)計(jì)
軟件上實(shí)現(xiàn)。
32DSZ0
Y5J}*`[Mr 為了讓FEA 能夠直接應(yīng)用于激光腔的設(shè)計(jì)，LASCAD對重要構(gòu)型進(jìn)行FEA 模 型預(yù)設(shè)計(jì)，例如，端面或者側(cè)面泵浦的棒狀、條狀以及盤狀激光器。多種材料或 者摻雜的晶體也有相關(guān)的模型，例如未摻雜的端面鏡。 用戶可以自定義尺寸、FEA 網(wǎng)格、邊界條件以及模型中的其他參數(shù)。與溫度相關(guān)的材料參數(shù)也可以通過解析 式添加到模型中去。
MT`gCvoF4P T);eYC"@ 被吸收的泵浦功率密度分布采用基于超高斯函數(shù)的解析近似表達(dá)式進(jìn)行表 征。為了實(shí)現(xiàn)吸收泵浦光的數(shù)值建模，LASCAD?支持從
ZEMAX和TracePro的
光線追 跡程序?qū)霐?shù)據(jù)。 這些程序可以生成吸收泵浦功率密度的三維數(shù)據(jù)，可以直接導(dǎo)入到LASCAD中。ZEMAX 和TracePro對模擬閃光燈泵浦或者非常規(guī)的泵浦結(jié)構(gòu)時(shí) 的泵浦光分布非常有用。
hWzjn5w3 sk0N=5SB- ABCD 高斯光束傳播代碼
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35 Y#eU2] N k~Xz LASCAD提供一個(gè)開放的圖形語言，可以將泵浦光的分布，邊界狀態(tài)和FEA結(jié)果利用復(fù)雜的2D和3D圖形工具形象化。
Y Mes314" ]Bp db' 將 FEA 的結(jié)果應(yīng)用到ABCD 傳輸矩陣，溫度分布，以及溫度相關(guān)的折射率函數(shù)，在垂直光軸方向進(jìn)行拋 物線擬合。在擬合過程中， 有限元網(wǎng)格在沿著晶體軸和垂直的方向上又進(jìn)行劃分。用同樣的方法可以完成晶體端面變形的擬合。對于很多結(jié)構(gòu)，例如端面泵浦的晶體棒， 上述擬合近似可以得到的激光模式的可靠解。
(WW*yv.J [# X:!xcl 激光模式的可靠解。為了查看ABCD傳輸矩陣的結(jié)果，沿著諧振腔軸 向的基模光斑尺寸以及高階模的厄米-高斯多項(xiàng)式都會顯示出來。 在晶體內(nèi)部，泵浦光與激光橫模之間的疊加也可以直接顯示。為考慮 像散的影響，與腔軸垂直的兩個(gè)平面同時(shí)進(jìn)行計(jì)算。
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