經(jīng)過了15年的發(fā)展，LASCAD™已經(jīng)成為激光諧振腔分析與設(shè)計（Laser Cavity Analysis and Design）行業(yè)的領(lǐng)軍軟件。大量的用戶群體反饋的意見和建議幫助我們更好地提高諧振腔的設(shè)計技術(shù)并且積累了很多經(jīng)驗。 Hf h@<'NL] 為了優(yōu)化諧振腔的設(shè)計，LASCAD™提供了一套獨特的模擬工具的集合： Cr'
! "F 熱性能與腔結(jié)構(gòu)的有限元分析（FEA）方法對腔內(nèi)晶體的熱效應(yīng)進行分析。 F{TC#J}I%' ABCD高斯光束傳輸矩陣，包括熱透鏡效應(yīng)和增益導(dǎo)引機制的分析。 gJ]Cq/gC 多模與調(diào)Q運行的動態(tài)分析（DMA）方法，分析激光光束的動態(tài)特性以及三維空間中的特性。 J)-T:.i|0 3D物理光學(xué)傳輸矩陣（BPM），包括了衍射與增益的動態(tài)特性。 P#AAOSlLV wY' "ab Fig.1. LASCAD™的圖形用戶界面 eeZIa`.sX
LASCAD™ f&6w;T= 計算機上的光學(xué)工作平臺 zl0;84:H
^Ku\l #B 為了簡化操作，LASCAD™提供了復(fù)合的工程工具，如圖1所示的軟件用戶界面，可以當(dāng)作計算機上的工作平臺，用戶可以直接進行諧振腔的設(shè)計。這樣，用戶就可以不用花費大量的時間學(xué)習(xí)復(fù)雜的操作。 l<u{6o 通過鼠標(biāo)實現(xiàn)對光學(xué)元件，例如反射鏡，透鏡或者晶體的添加，復(fù)合，調(diào)整或者刪除。 5iP8D<;o5 諧振腔和晶體的像散在設(shè)計過程中已經(jīng)自動考慮了。 V]r hr 軟件的菜單提供熱效應(yīng)的有限元分析，高斯光束的ABCD傳輸矩陣，物理光學(xué)，調(diào)Q運行，諧振腔穩(wěn)定性以及輸出功率的計算。 2>\b:
+T-@5 v[ LASCAD™ @/9> =#4c 激光工程師的有用助手 x:p}w[WM
):/,w!1 為了發(fā)展一種強大的諧振腔設(shè)計軟件，激光工程師們必須面對技術(shù)和理論的交叉問題。隨著激光系統(tǒng)的小型化，輸出功率的不斷增長，熱透鏡效應(yīng)的分析變得越來越重要。該效應(yīng)嚴(yán)重依賴于系統(tǒng)的特性：包括材料參數(shù)、腔的幾何形狀、泵浦光束的分布以及冷卻系統(tǒng)。同時它與增益動態(tài)特性、模式競爭、調(diào)Q以及其他影響光束質(zhì)量和激光器效率的因素相互作用�；谶@些效應(yīng)的數(shù)值模擬，LASCAD為激光工程師們提供了諧振腔設(shè)計過程中相關(guān)特性的定量分析。 6 4?Pfir6
lco~X DI 熱效應(yīng)的有限元（FEA）分析 :qBGe1Sv(
ldK>Hx M%Z FEA可以用于計算激光器晶體的溫度分布、變形、應(yīng)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(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)計軟件上實現(xiàn)。 FX7M4t#<
n;%y 為了讓FEA能夠直接應(yīng)用于激光腔的設(shè)計，LASCAD™對重要構(gòu)型進行FEA模型預(yù)設(shè)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。 HC?0Lj
j+$ M?Z^ 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(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)時的泵浦光分布非常有用。 UIQQ \,3
3u*82s\8T 圖 2a，2b，2c分別給出了端面泵浦棒狀晶體的溫度分布、變形以及應(yīng)力分布。圖3a，3b，3c分別給出了側(cè)面泵浦棒狀晶體的泵浦功率、溫度以及應(yīng)力張量的zz分量。 Og=[4?Kpk juH wHt 高斯光束ABCD傳輸矩陣方法 [$^A@bqk
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