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在LASCAD主菜單中點選“FEA-2D Data Profiles”，打開(kāi)2D Profiles & Parabolic Fit ，顯示FEA結果的二維曲線。默認條件下顯示的是溫度分布。點選窗口右上(shàng)角的下拉框，可(kě)以選擇晶體(tǐ)z軸方向不同位置處的二維曲線，該曲線與FEA離散點有(yǒu)關。同時(shí)，可(kě)以沿着z軸方向滾動鼠标，查看曲線特性。
5. FEA結果抛物線拟合
在2D Profiles & Parabolic Fit 窗口中點擊Refresh &Fit，進行(xíng)橫向折射率分布和(hé)變形拟合。拟合計(jì)算(suàn)是沿着z軸分段計(jì)算(suàn)的，由FEA離散化同時(shí)生(shēng)成的。現有(yǒu)的網格參數(shù)，已經有(yǒu)10段生(shēng)成。折射率分布的拟合曲線如圖6所示。
拟合曲線是在z=0.06mm處生(shēng)成的。
圖6.抛物線拟合
在“Show Parab.Fit ”下拉菜單中點選Left face或者Right Face，可(kě)以看到端面處的拟合情況。端面處的拟合結果不夠精确，因為(wèi)畸變很(hěn)小(xiǎo)，我們必須在x y軸方向設置更精确的網格和(hé)增加更多(duō)的叠代次數(shù)來(lái)獲得(de)更精确的結果。但(dàn)是，該設置對現有(yǒu)設計(jì)目标的結果不是很(hěn)重要，因為(wèi)很(hěn)小(xiǎo)的畸變幾乎不影(yǐng)響激光模式。
6. 在模式中插入熱透鏡
按住ALT鍵同時(shí)點擊模式圖的元件0和(hé)元件1之間(jiān)的區(qū)域以插入一個(gè)棒，這時(shí)模式塗上(shàng)會(huì)出現一個(gè)黃色的元件，代表熱透鏡。元件0和(hé)元件1之間(jiān)的距離也被調整為(wèi)晶體(tǐ)的長度。我們将模式圖中的熱透鏡拉伸至如圖7所示。
圖7.插入熱透鏡
7. 激光功率輸出計(jì)算(suàn)
點擊主菜單Laser Power 打開(kāi)Laser Power Output ，如圖8所示。
圖8.功率計(jì)算(suàn)
在本例中，采用薄片激光器(qì)普遍使用的Yb:YAG材料作(zuò)為(wèi)激光材料。該材料也叫做(zuò)準三能級材料，也就是說低(dī)能級與基态能級系統的能級間(jiān)隙很(hěn)小(xiǎo)。在計(jì)算(suàn)激光功率輸出時(shí)，需要考慮低(dī)能級的激光輻射吸收。
圖9.材料定義
圖10.三能級系統
在“Crystal, Pump Beam, and Material Parameters”窗口中打開(kāi)“Material Parameters”标簽，可(kě)以顯示Yb:YAG材料的參數(shù)，如圖10所示。在圖10中已勾選“3-level-laser-system”。可(kě)以點選旁邊的“show material parameters for 3-level-systems”查看能級系統參數(shù)，如能級數(shù)，再吸收有(yǒu)效十字區(qū)域。
技(jì)術(shù)文件laser power.pdf中有(yǒu)關于激光功率輸出的理(lǐ)論和(hé)數(shù)學模型的講解。該技(jì)術(shù)文件可(kě)以從http://www.las-cad.com.cn/documentation.htm鏈接中下載，也可(kě)以在LASCAD安裝CD-ROM中找到。由于低(dī)能級系統的溫度依賴性，考慮當地溫度分布就很(hěn)重要，即在FEA計(jì)算(suàn)後得(de)到的溫度分布。LASCAD3.6是第一個(gè)商業化的在三能級激光系統計(jì)算(suàn)激光輸出功率時(shí)考慮全三維溫度分布的程序。
因為(wèi)薄片激光器(qì)經常考慮多(duō)模運算(suàn)，因此在圖8中我們勾選了“Multimode Operation”。為(wèi)了限制(zhì)模式結構的半徑，我們也勾選“Account for Apertures”工具箱。孔徑大(dà)小(xiǎo)在“Parameters Field ”窗口的“Apertures”中定義，與泵spot的半徑近似相等。
選擇“Plot single point”，點選“Apply &plot”，計(jì)算(suàn)500W吸收泵浦功率的激光輸出功率。
選擇性地，你(nǐ)可(kě)以選擇“Plot curve with ……grid points” ，采用預定義的20個(gè)網格點。這個(gè)計(jì)算(suàn)會(huì)耗一定時(shí)間(jiān)。後一個(gè)案例中，在定義X方向和(hé)Y方向的最小(xiǎo)和(hé)最大(dà)的吸收泵浦功率分别為(wèi)300W和(hé)500W。這個(gè)計(jì)算(suàn)*臨界值和(hé)斜度效率，如圖8所示。
在“Laser Power Output” 窗口中選擇“Help-GUI”，或者參考LASCAD手冊裏的額外信息。
