動(dòng)態(tài)多模分析和調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)模擬

動(dòng)態(tài)多模分析和調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)模擬目錄動(dòng)態(tài)多模分析和調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)模擬1,介紹1.激光器連續(xù)輸出時(shí)輸出功率，模式競(jìng)爭(zhēng)，和光束質(zhì)量的模擬2.Q開(kāi)關(guān)運(yùn)轉(zhuǎn)模擬6.光闌影響模擬10.結(jié)論12,介紹動(dòng)態(tài)多模分析的目的是進(jìn)行激光多模和激光調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)分析。激光腔內(nèi)橫模結(jié)構(gòu)近似為HG和LG模式。HG和LG模式是不同本征頻率對(duì)應(yīng)的正交特征函數(shù)，我們假設(shè)模式之間的橫模振蕩互不干擾，因此模式之間的短時(shí)干涉影響可以忽略?；谶@個(gè)假設(shè)，起振模式中的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度和光子數(shù)是由下面的以時(shí)間為變量的3D速率方程描述：s’O2sM7=1方程1-3描述反轉(zhuǎn)粒子數(shù)密度，腔內(nèi)總光子數(shù)，歸一化光子密度分布，單個(gè)橫模的光子數(shù)，相應(yīng)的單個(gè)模式歸一化光子密度分布。在單個(gè)模式中基于光子數(shù)的時(shí)間和光子密度分布用于描述整個(gè)橫模結(jié)構(gòu)的分布。采用同樣的方法，可以得到與時(shí)間相關(guān)的模式競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)分析和腔的多模行為。該計(jì)算結(jié)果可用于計(jì)算光束質(zhì)量和激光功率輸出，描述與時(shí)間相關(guān)的Q開(kāi)關(guān)運(yùn)轉(zhuǎn)。方程2-3中的參數(shù)如下

增益介質(zhì)的折射率N（x,y,二N（x,y,二,t）二N「N\Rp=，7F/hVp%以“，二）cr泵浦率泵浦效率吸收泵浦功率密度受激輻射有效截面腔內(nèi)光子的平均壽命激光上能級(jí)自發(fā)光束壽命摻雜濃度方程2-3用于四能級(jí)激光系統(tǒng)。準(zhǔn)三能級(jí)系統(tǒng)的多模分析還在研究中。三能級(jí)（泵浦能級(jí)）和能級(jí)2（激光上能級(jí)）之間，能級(jí)1（激光下能級(jí)）和能級(jí)（基態(tài)能級(jí)）之間的快速衰減速率已被假定。在前面的章節(jié)中有詳細(xì)的關(guān)于計(jì)算激光輸出功率，Q開(kāi)關(guān)運(yùn)轉(zhuǎn)和光闌影響的參數(shù)和方程之間的數(shù)學(xué)關(guān)系的介紹。或者，可以點(diǎn)擊LASCAD主窗口主菜單的“HelpDMACode”。接下來(lái)有一個(gè)關(guān)于DMA編碼的指南。它顯示了怎樣比擬合理地定義DMAGUI中單個(gè)輸入?yún)?shù)來(lái)模擬CW多模操作，Q開(kāi)關(guān)運(yùn)轉(zhuǎn)和光闌的影響。.激光器連續(xù)輸出時(shí)輸出功率，模式競(jìng)爭(zhēng)，和光束質(zhì)量的模擬要使用DMA編碼，需要在腔內(nèi)插入一個(gè)熱透鏡晶體?？梢詤⒄战坛?的說(shuō)明，準(zhǔn)備一個(gè)端面泵浦的晶體。簡(jiǎn)便地，我們可以直接翻開(kāi)tutorial-Lied文件激活腔結(jié)構(gòu)，該文件可以在LASCAD的子目錄“tutorials”中找到。在我們?cè)O(shè)置好FEA編碼和在模式腔內(nèi)插入晶體后，在LASCAD主菜單中選擇^DynamicMultimodeAnalysis^,翻開(kāi)DMA窗口。在該窗口中，點(diǎn)擊OpenGUIforDMA,翻開(kāi)uDynamicMultimodeAnalysis”。該窗口有5個(gè)標(biāo)簽，如下：高斯模式選項(xiàng)點(diǎn)選該選項(xiàng)并選擇“typeofGaussianmodes”來(lái)近似激光模式結(jié)構(gòu)。如果模式結(jié)構(gòu)是象散的，選擇Hermite-Gaussian模式。在旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，選擇LG模式更好。但是，如果橫模數(shù)量較多，那么推薦采用Hermite-Gaussian模式，高階LG在數(shù)值上更復(fù)雜。模式類(lèi)型選擇會(huì)自動(dòng)地基于激光模式結(jié)構(gòu)的象散選擇。"Maximumtransversemodeorder”定義在x和y方向的最大傳輸模式階數(shù)Nmax。但是，隨著Nmax的增加，由于總模式數(shù)M=N2+DN+1―“max丁一-2干工,因此M也會(huì)跟著變大，將耗費(fèi)一定的計(jì)算時(shí)間。如果Nmax已經(jīng)定義,我們需要設(shè)置“Numberofgridpointsinx-andy-direction”足夠大來(lái)解決高階傳輸模式的傳輸強(qiáng)度振幅分布。否那么，該數(shù)值和熱FEA中使用的橫向格點(diǎn)大小一樣。熱FEA大小仍然保存uNumberofgridpointsinz-direction”。

“Stretchfactorinx-andy-directionrelatedtobeamdiameterv的定義嚴(yán)格依賴(lài)于Nmax和在Help中描述的泵浦光分布情況。如果Nmax=0,我們就需要將伸展因子設(shè)置為2來(lái)考慮基模和吸收泵浦光功率分布的疊加情況。2.2速率方程選項(xiàng)雖然該標(biāo)簽的定義已經(jīng)在LASCAD的“LaserPowerOutput”窗口定義過(guò)，但是還是有必要在該標(biāo)簽中再定義一次。與時(shí)間無(wú)關(guān)的激光功率輸出結(jié)果相比，該窗口處的定義需要與別的輸出一致。2.3CW運(yùn)轉(zhuǎn)選項(xiàng)“Timeresolution”的默認(rèn)值10ns,與普通激光結(jié)構(gòu)相符。但是，該條目和“Timeperiodusedforsimulation應(yīng)該受計(jì)算結(jié)果控制。2.4光束質(zhì)量MM；fllM；光束質(zhì)量因子“)M；fllM；光束質(zhì)量因子M；fllM；光束質(zhì)量因子“)是根據(jù)SiegmanandTownsend用如下方程計(jì)算的T(4)AZ琢⑺=2(%+i)q(f)T⑸5.結(jié)論上面章節(jié)的所有計(jì)算證實(shí)了DMA編碼用于多模競(jìng)爭(zhēng)的動(dòng)態(tài)分析和Q開(kāi)關(guān)都是一個(gè)非常好用