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(xiàn)有的網(wǎng)格參數(shù)，已經(jīng)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(wǎng)格和增加更多的迭代次數(shù)來獲得更精確的結果。但是，該設置對現(xiàn)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(qū)域以插入一個棒，這時模式涂上會出現(xiàn)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(tài)能級系統(tǒng)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(shù)，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(tǒng)參數(shù)，如能級數(shù)，再吸收有效十字區(qū)域。
技術文件laser power.pdf中有關于激光功率輸出的理論和數(shù)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(tǒng)的溫度依賴性，考慮當?shù)販囟确植季秃苤匾丛贔EA計算后得到的溫度分布。LASCAD3.6是第一個商業(yè)化的在三能級激光系統(tǒng)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(jīng)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(wǎng)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。
|
