如何计算一个简单激光腔中端面泵浦棒的热透镜

指南1：如何计算一个简单激光腔中端面泵浦棒的热透镜

1. 启动LASCAD和定义一个简单激光腔 1

2. 定义和分析端泵浦的棒 2

2.1. 选择晶体的类型和泵浦结构 3

2.2. 定义泵浦光的分布 3

2.3. 定义棒的冷却 6

2.4. 定义工作物质参数 6

2.5. 定义合成物质 7

2.6. 定义控制FEA计算程序的选项 7

2.7. FEA结果的可视化 9

2.7.1. 3D观察器 9

2.7.2. 2D数据分布和抛物线拟合 10

2.8. 高斯模的计算 10

2.9. 在模式图中插入晶体 11

3. 调整腔参数 12

4. 激光腔特性分析工具 14

4.1. 激光腔稳定性分析 14

4.2. 高斯横模的分布以及与泵浦光分布的重叠显示 14

4.3. 计算激光功率输出 15

5. 光束传输代码（BPM） 16

1. 启动LASCAD和定义一个简单激光腔

选择 Start/Programs/LASCAD/lascad启动LASCAD，定义工作路径，单击“OK”打开LASCAD 主窗口，单击工具栏最左端的“New Project”按钮或者主菜单上的“File”选项，将“Number of Face Elements”设置为4，输入适当的波长，其余选项保持默认设置，单击“OK”。

图1

现在可以看到LADCAD 的主菜单出现在窗口的上方，另外两个窗口在下方，其中一个窗口的标题是“Standing Wave Resonator”，另外一个的标题是“Parameter Field”，如图1所示。

上方的窗口是有4个元件的简单腔的模式图，下方窗口显示这个腔的参数。在每一个元件的下面的一列里显示这个元件的参数，比如在标有“Type-Param”的一例里显示每个镜的曲率半径。可以用标有元件序号的下拉框按钮来改变相应元件的类型，可以选择Mirror、Dielectric Interface或者Lens类型。每一元件序号下面的列显示相应的两元件的空间属性，比如折射率、“Refractive Parameter”（表示相应的抛物线型折射率分布的二阶导数）。关于这个窗口的其他功能的描述可以在第3节、快速入门或者使用手册中找到。

2. 定义和分析端泵浦的棒

图2

2.1. 选择晶体的类型和泵浦结构

单击LASCAD 主窗口中的“FEA/Parameter Input & Start of FEA Code”打开标题为“Crystal, Pump Beam and Materials Parameters”的窗口，如图2。注意有六个标签页来定义不同的参数组。

在“Models”标签的对话框中列举了不同的晶体和泵浦结构供选择。默认的设置是“(Dual) end pumped cylindrical rod”。这个窗口的底部可以定义棒的尺寸，比如我们输入棒的长度为6mm 和直径为2mm，如图2所示。

2.2. 定义泵浦光的分布

选择“Pump Light”标签，打开如图3所示的窗口。

图3

在对话框中可以选择超高斯函数近似泵浦光的分布。超高斯函数是指光的分布具有高斯分布的数学形式，但其指数比2大。增加超高斯函数的指数可以形成平顶分布。关于这些内容的详细描述请参阅LASCAD手册中。

在“Incident pump power, W”标签的对话框中可以分别定义晶体左右端面的泵浦功率。对端泵而言，通常泵浦光束聚焦到棒中。在"Spot size at beam waist", "Distance of waist from left end face" 和"Beam divergence"的对话框中可以定义相关量的大小。

单击“From the right end”按钮就可以输入从右端输入泵浦光的参数。

通过下列操作可以看到超高斯指数效应：

选定“x-y-symmetry”选项，打开“Super-gaussian exponent”选项y平面的下拉框，选择其参数比如10，单击底部右端的标有“Show Pump Light Distribution”的按钮，其泵浦光分布窗口将打开，如图4所示。

图4

图5

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