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簡介
當提及模拟激光二極管時(shí)，FRED軟件具有(yǒu)極大(dà)的靈活性。在這篇應用筆記中，将會(huì)描述簡單到詳細的激光光源模型。最基本的模型是高(gāo)斯TEM0,0模。更高(gāo)級的模型包括在束腰上(shàng)偏移和(hé)發散中的像散光束。激光也可(kě)以使用其M2因子表示。最後，可(kě)以創建一個(gè)任意混合模的激光。該模式可(kě)以選擇任意TEM模的高(gāo)斯分布（Hermite, Laguerre, Laguerre Cosine, 及 Laguerre Sine）
例1：高(gāo)斯00模
“激光光束（高(gāo)斯00模）”光源由一個(gè)準直的光線網格組成，通(tōng)過切趾，可(kě)以具備在束腰處的高(gāo)斯00輻照度分布。該光源具有(yǒu)非常低(dī)的發散角度。注意到如果選擇的網格尺寸小(xiǎo)于光束尺寸，光束将會(huì)被截斷和(hé)并會(huì)遇到衍射現象，就好像被一個(gè)圓孔擋住一樣。
圖1 簡易激光光束（高(gāo)斯00模）規格
例2：像散高(gāo)斯光束
“像散高(gāo)斯光束”光源提供了一個(gè)更加實際的模型。大(dà)多(duō)數(shù)半導體(tǐ)激光遭受像散：束腰的x和(hé)y分量沿軸位移。在折射率型波導中的激光器(qì)，位移一般是2-8µm。在增益型波導中的激光器(qì)中，位移一般約為(wèi)40µm。通(tōng)過指定x和(hé)y的發散角和(hé)焦點的距離，可(kě)以模拟像散。該光源類型也允許光線在離束腰某些(xiē)距離處産生(shēng)，以獲得(de)更大(dà)的精度。
圖2 簡易像散高(gāo)斯光束規格
圖3 發散的像散激光光源的光線追迹示意圖，沿着：x-z軸（左），y-z軸（中）和(hé)透視(shì)圖（右）。發散角在x方向是5°，在y方向是15°。焦點分開(kāi)了0.5個(gè)單位。
例3：激光二極管光束
激光二極管光束是一種更新和(hé)更準确的像散型發散激光源模型。激光用x和(hé)y方向發散角和(hé)焦點的位置指定。此外，發散角的準确含義可(kě)以根據不同的半寬和(hé)全寬來(lái)說明(míng)。這種激光模型也對相幹光傳輸更精确的模拟進行(xíng)了Gabor合成。
圖4 簡易激光半導體(tǐ)光束規格
例4：M平方激光束
“M平方激光束”光源類型基于其M2因子模拟一個(gè)激光，，也被稱為(wèi)光束質量或光束傳播因子。M2最小(xiǎo)的可(kě)能值是1，這會(huì)指定一個(gè)高(gāo)斯TEM00光束。M2的更大(dà)值表明(míng)在光束中高(gāo)階模的混合。為(wèi)了确定在FRED中創建的M2光束的模式組成，在樹(shù)上(shàng)右鍵點擊源“detail report”，然後選擇Detailed Analysis。
圖5 左：簡易的M平方激光光束規格。右：指定的M2激光光源中的模式分布。
混合模，高(gāo)階模
當一個(gè)激光不具備足夠的空(kōng)間(jiān)濾波時(shí)（限制(zhì)孔徑大(dà)于最低(dī)階模式半徑），多(duō)模光束就會(huì)産生(shēng)。因此，多(duō)重模式在激光諧振腔中産生(shēng)。為(wèi)了模拟一個(gè)具有(yǒu)特定模式分布的激光，多(duō)個(gè)光源可(kě)以分配給每個(gè)TEM模式。這需要Detailed Optical Source類型來(lái)創建這一模式，首先通(tōng)過選擇光源位置的一個(gè)六邊形或網格平面來(lái)建立，然後設置高(gāo)斯切趾。切趾允許的規格有(yǒu)：x和(hé)y的半寬、橫向偏移、模式數(shù)目（m, n）和(hé)模式類型（Hermite, Laguerre, Laguerre Cosine, Laguerre Sine）。幾個(gè)TEM模式的輻照度分布如圖6所示。混合模的例子如圖7所示。
圖6 在FRED中模拟的不同高(gāo)斯TEM模的輻照度分布
圖7 由TEM0,0, TEM2,1和(hé) TEM2,3模組成的混合模的輻照度分布，功率分配為(wèi)[1:0.5:0.25]。TEM2,1和(hé)TEM2,3模也有(yǒu)輕微的軸向偏移。
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