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ASLD 固態雷射設計與模擬方案
ASLD 固態雷射設計與模擬方案
ASLD是用於激光和光學系統仿真的高性能多物理場軟體。具直觀用戶界面及一體化高性能軟件包，使激光器製造商能夠在同套軟體中設計各種激光諧振器和放大器，以滿足使用需求並幫助客戶為其激光設計和開發任務找到解決方案。
ASLD 包括各種多物理程序，從而減少軟體間轉換模擬需求；減少了用於實驗室測試的組件採購及成本、提高開發工程師的效率和研發支出。這樣的早期投資將最大限度地降低研發成本、縮短開發時間，為一款具有成本效益和優化之激光產品。
ASLD軟體功能特點
熱和結構分析
計算熱透鏡效應需要對激光晶體進行熱分析和結構分析，可以透過用戶界面 (GUI) 靈活設計激光晶體幾何形狀，如平板、斜面、圓柱體、金字塔，及各種冷卻方式。ASLD 包括快速高度準確的 3 維有限元方法 (FEM)，應用於非常長或很薄之激光晶體和具有小泵浦半徑的小型泵浦光；有限元求解器考慮了激光晶體頻率相關吸收，並允許設置泵浦光光譜，含完整 3 維時間動態分析（通過 FE），為模擬具有脈衝泵浦光之激光器熱透鏡效應所必需的。
輸出功率和光束質量分析
動態多模式分析 DMA 可根據光束半徑、泵浦/諧振器配置和特殊光學元件（例如孔徑和高斯輸出耦合器）計算輸出功率及光束質量 (M2)；允許基於有限體積離散化網格，計算激光晶體中粒子群反轉。
激光器的時間動態行為，可由不同高低階高斯模式的速率方程模擬。
速率方程系統
ASLD可以基於一組任意速率方程，模擬諧振器動態行為模式。包括模擬摻雜材料和各種離子間機制，如上轉換、能量轉移或交叉弛豫。用戶可以針對速率方程儲存在材料數據庫進行擴展；允許通過添加間離子機制和能級來設置單獨的速率方程式。此外，ASLD能夠準確地模擬激光晶體中的熱透鏡效應、使用離子間躍遷和布居數計算熱源、模擬具有 Nd:YAG、Ho:YAG、Er:YAG、Er:glass 或 Tm、Ho:YAG 等增益介質之激光器。
激光穩定性、光束半徑和參數分析
ASLD可以分析固態激光器的穩定性，並基於諧振器配置和熱透鏡效應計算其光束半徑。此外，激光束的偏振可用來計算激光諧振腔的穩定性；ASLD可模擬影響激光器穩定性的主要因素，還提供了一種參數分析工具，以優化激光諧振腔設計。能夠繪製激光諧振器輸出功率、光束質量和穩定性圖，針對一系列輸入參數進行分析，計算每個輸入參數變化對上述輸出量之影響；且參數分析使用先進算法，以減少計算時間並節省諧振器優化成本。
超短脈衝放大器
ASLD可以模擬封裝放大器的輸出功率和增益，並允許精確計算泵浦配置對輸出功率的影響，有效地模擬了單程和雙程；還可以模擬超短脈衝放大器和脈衝放大器。它考慮了增益引導、克爾透鏡效應和泵浦光分離等效應，以提供輸出功率的準確計算。光束傳播法（FEM-BPM）等方法用於模擬激光放大器的光束形狀，能夠準確計算導向效果。此外，光線追踪可用於以用戶友好的方式定義泵浦光。
光泵分析
ASLD可以準確模擬光泵浦對激光器輸出功率、光束質量和穩定性的影響，並考慮了二極管和閃光燈的泵浦光的光譜、偏振及其在激光晶體內的頻率相關吸收。因此，它可以相應地設計端泵和側泵幾何結構。在ASLD中，泵浦光可以用超高斯公式或光線追踪法來描述，其光線追踪方法考慮了以下影響：光的吸收、散射效應和反射。
主動和被動 Q -switch
ASLD 能夠分析有源和無源 Q -switch輸出的脈衝能量、脈衝寬度、光束質量和脈衝頻率。對於被動Q-switch，ASLD包括一個精確算法，考慮可飽和吸收器物理效應，如基態和激發態吸收截面。此外，ASLD還能夠模擬諧振器中的模式競爭，並通過低高斯模式和高高斯模式的動態模式分析來進行模擬。
