在LASCAD主菜單中點選“FEA-2D Data Profiles”，打開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。點選窗口右上角的下拉框，可以選擇晶體z軸方向不同位置處的二維曲線，該曲線與FEA離散點有關。同時，可以沿著z軸方向滾動鼠標，查看曲線特性。
5. FEA結果拋物線擬合
在2D Profiles & Parabolic Fit 窗口中點擊Refresh &Fit，進行橫向折射率分布和變形擬合。擬合計算是沿著z軸分段計算的，由FEA離散化同時生成的。現有的網格參數，已經有10段生成。折射率分布的擬合曲線如圖6所示。
擬合曲線是在z=0.06mm處生成的。
圖6.拋物線擬合
在“Show Parab.Fit ”下拉菜單中點選Left face或者Right Face，可以看到端面處的擬合情況。端面處的擬合結果不夠精確，因為畸變很小，我們必須在x y軸方向設置更精確的網格和增加更多的迭代次數來獲得更精確的結果。但是，該設置對現有設計目標的結果不是很重要，因為很小的畸變幾乎不影響激光模式。
6. 在模式中插入熱透鏡
按住ALT鍵同時點擊模式圖的元件0和元件1之間的區域以插入一個棒，這時模式涂上會出現一個黃色的元件，代表熱透鏡。元件0和元件1之間的距離也被調整為晶體的長度。我們將模式圖中的熱透鏡拉伸至如圖7所示。
圖7.插入熱透鏡
7. 激光功率輸出計算
點擊主菜單Laser Power 打開Laser Power Output ，如圖8所示。
圖8.功率計算
在本例中，采用薄片激光器普遍使用的Yb:YAG材料作為激光材料。該材料也叫做準三能級材料，也就是說低能級與基態能級系統的能級間隙很小。在計算激光功率輸出時，需要考慮低能級的激光輻射吸收。
圖9.材料定義
在“Crystal, Pump Beam, and Material Parameters”窗口中打開“Material Parameters”標簽，可以顯示Yb:YAG材料的參數，如圖10所示。在圖10中已勾選“3-level-laser-system”。可以點選旁邊的“show material parameters for 3-level-systems”查看能級系統參數，如能級數，再吸收有效十字區域。
技術文件laser power.pdf中有關于激光功率輸出的理論和數學模型的講解。該技術文件可以從http://www.las-cad.com.cn/documentation.htm鏈接中下載，也可以在LASCAD安裝CD-ROM中找到。由于低能級系統的溫度依賴性，考慮當地溫度分布就很重要，即在FEA計算后得到的溫度分布。LASCAD3.6是第一個商業化的在三能級激光系統計算激光輸出功率時考慮全三維溫度分布的程序。
因為薄片激光器經常考慮多模運算，因此在圖8中我們勾選了“Multimode Operation”。為了限制模式結構的半徑，我們也勾選“Account for Apertures”工具箱。孔徑大小在“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”，計算500W吸收泵浦功率的激光輸出功率。
選擇性地，你可以選擇“Plot curve with ……grid points” ，采用預定義的20個網格點。這個計算會耗一定時間。后一個案例中，在定義X方向和Y方向的最小和最大的吸收泵浦功率分別為300W和500W。這個計算*臨界值和斜度效率，如圖8所示。
在“Laser Power Output” 窗口中選擇“Help-GUI”，或者參考LASCAD手冊里的額外信息。
|
