LASCAD 介紹
>>c%I c cv;2zq=T • 計算機上的
光學工作平臺
M< H+$}[ •
激光諧振腔分析與設計工具
Wr@q+Whq • 教學工具
J|
1!4R~ Nt mmPJ|5 
{]%7-4E IOa@dUh7a, LASCAD 計算機上的光學工作平臺
7pN&fAtj/
3L-$+j~u 盡管LASCAD提供復雜的工程工具，它的一個基本原則是創(chuàng)造一個容易使用的程序。它提供了一個程序化用戶界面，可作為PC上的光學工作臺，用于激光諧振器的直觀設計。 這樣人們就可以在實驗室或交流會上了解實驗結(jié)果，而不需花費很長時間去看復雜的說明書或者鍵入大量數(shù)字：
}zIWagC6 Wngc(+6O& • 光學元件如平面鏡、
透鏡、或晶體可以用單擊鼠標來加入、合并、拉動、調(diào)整、或消除
p0D@O_
:5 • 全面考慮了諧振器和晶體的象散現(xiàn)象
;Fd1:"1pP • 有限元分析、ABCD矩陣及波動光學編碼可以在菜單條中選擇
%XQJ!s C` ^A=2#j~H\ LASCAD 激光腔體分析與設計工具
MAp#1+k Qb7&S5m FEA 可以用于計算
激光器晶體的溫度分布、變形、應力和機械斷裂。計算過 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，熱傳導方程。 雖然在其他許多工 程領域，F(xiàn)EA 得到廣泛的成功應用并且是一個不可或缺的方法，但是目前還沒有 在其他任何一款商用激光設計
軟件上實現(xiàn)。
_$/Bt?h N;DE,[:< 為了讓FEA 能夠直接應用于激光腔的設計，LASCAD對重要構(gòu)型進行FEA 模 型預設計，例如，端面或者側(cè)面泵浦的棒狀、條狀以及盤狀激光器。多種材料或 者摻雜的晶體也有相關(guān)的模型，例如未摻雜的端面鏡。 用戶可以自定義尺寸、FEA 網(wǎng)格、邊界條件以及模型中的其他參數(shù)。與溫度相關(guān)的材料參數(shù)也可以通過解析 式添加到模型中去。
21my9Ui] VR'zm\< D 被吸收的泵浦功率密度分布采用基于超高斯函數(shù)的解析近似表達式進行表 征。為了實現(xiàn)吸收泵浦光的數(shù)值建模，LASCAD?支持從
ZEMAX和TracePro的
光線追 跡程序?qū)霐?shù)據(jù)。 這些程序可以生成吸收泵浦功率密度的三維數(shù)據(jù)，可以直接導入到LASCAD中。ZEMAX 和TracePro對模擬閃光燈泵浦或者非常規(guī)的泵浦結(jié)構(gòu)時 的泵浦光分布非常有用。
0$i\/W+ Tkn8W j ABCD 高斯光束傳播代碼
o=-Af|#b mz<X$2]? 
2V~uPZ ,."wxP2u LASCAD提供一個開放的圖形語言，可以將泵浦光的分布，邊界狀態(tài)和FEA結(jié)果利用復雜的2D和3D圖形工具形象化。
] K+8f- nkz<t 將 FEA 的結(jié)果應用到ABCD 傳輸矩陣，溫度分布，以及溫度相關(guān)的折射率函數(shù)，在垂直光軸方向進行拋 物線擬合。在擬合過程中， 有限元網(wǎng)格在沿著晶體軸和垂直的方向上又進行劃分。用同樣的方法可以完成晶體端面變形的擬合。對于很多結(jié)構(gòu)，例如端面泵浦的晶體棒， 上述擬合近似可以得到的激光模式的可靠解。
1d$wP$ S~W;Ld<>fB 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，與腔軸垂直的兩個平面同時進行計算。
%q.5; L -c{
