LASCAD是一款在電腦上運(yùn)行的激光器設(shè)計(jì)工具，軟件集成了多個(gè)激光諧振腔模擬工具，功能強(qiáng)大，需要的朋友可以前來(lái)本站下載。

軟件介紹

LASCAD是一款專業(yè)的激光器設(shè)計(jì)軟件，用于激光諧振腔分析與設(shè)計(jì)，集成了多個(gè)激光諧振腔模擬工具，例如：熱性能與腔結(jié)構(gòu)的有限元分析（FEA）方法對(duì)腔內(nèi)晶體的熱效應(yīng)進(jìn)行分；ABCD高斯光束傳輸矩陣，包括熱透鏡效應(yīng)和增益導(dǎo)引機(jī)制的分析；多模與調(diào)Q 運(yùn)行的動(dòng)態(tài)分析（DMA）方法，分析激光光束的動(dòng)態(tài)特性以及 三維空間中的特性； 3D物理光學(xué)傳輸矩陣（BPM），包括了衍射與增益的動(dòng)態(tài)特性。

主要功能

一、LASCAD 計(jì)算機(jī)上的光學(xué)工作平臺(tái)

盡管LASCAD提供復(fù)雜的工程工具，它的一個(gè)基本原則是創(chuàng)造一個(gè)容易使用的程序。它提供了一個(gè)程序化用戶界面，可作為PC上的光學(xué)工作臺(tái)，用于激光諧振器的直觀設(shè)計(jì)。這樣人們就可以在實(shí)驗(yàn)室或交流會(huì)上了解實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而不需花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間去看復(fù)雜的說(shuō)明書或者鍵入大量數(shù)字：

1、光學(xué)元件如平面鏡、透鏡、或晶體可以用單擊鼠標(biāo)來(lái)加入、合并、拉動(dòng)、調(diào)整、或消除

2、全面考慮了諧振器和晶體的象散現(xiàn)象

3、有限元分析、ABCD矩陣及波動(dòng)光學(xué)編碼可以在菜單條中選擇

二、LASCAD 激光腔體分析與設(shè)計(jì)工具

1、熱效應(yīng)的有限元（FEA）分析

FEA 可以用于計(jì)算激光器晶體的溫度分布、變形、應(yīng)力和機(jī)械斷裂。計(jì)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(gè)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(jì)軟件上實(shí)現(xiàn)。

為了讓FEA 能夠直接應(yīng)用于激光腔的設(shè)計(jì)，LASCAD?對(duì)重要構(gòu)型進(jìn)行FEA 模 型預(yù)設(shè)計(jì)，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。

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(dá)式進(jìn)行表 征。為了實(shí)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(duì)模擬閃光燈泵浦或者非常規(guī)的泵浦結(jié)構(gòu)時(shí) 的泵浦光分布非常有用。

LASCAD提供一個(gè)開放的圖形語(yǔ)言，可以將泵浦光的分布，邊界狀態(tài)和FEA結(jié)果利用復(fù)雜的2D和3D圖形工具形象化。

2、ABCD 高斯光束傳播代碼

LASCAD提供一個(gè)開放的圖形語(yǔ)言，可以將泵浦光的分布，邊界狀態(tài)和FEA結(jié)果利用復(fù)雜的2D和3D圖形工具形象化。

將 FEA 的結(jié)果應(yīng)用到ABCD 傳輸矩陣，溫度分布， 以及溫度相關(guān)的折射率函數(shù)，在垂直光軸方向進(jìn)行拋 物線擬合。在擬合過程中，有限元 網(wǎng)格在沿著晶體軸和垂直的方向上又進(jìn)行劃分。用同 樣的方法可以完成晶體端面變形的擬合。對(duì)于很多結(jié) 構(gòu)，例如端面泵浦的晶體棒，上述擬合近似可以得到 的激光模式的可靠解。

激光模式的可靠解。 為了查看ABCD 傳輸矩陣的結(jié)果，沿著諧振腔軸 向的基模光斑尺寸以及高階模的厄米-高斯多項(xiàng)式 都會(huì)顯示出來(lái)。在晶體內(nèi)部，泵浦光與激光橫模之 間的疊加也可以直接顯示。為考慮 像散的影響，與腔軸垂直的兩個(gè)平面同時(shí)進(jìn)行計(jì)算。

對(duì)于駐波腔，可以基于產(chǎn)生g參數(shù)的諧振腔穩(wěn)定性獲得圖表。

計(jì)算激光器功率輸出可通過高斯光束模型以及吸收泵浦功率的密度計(jì)算得出，同時(shí)方便分析連續(xù)波激光和激光的瞬態(tài)過程。

通過晶體的軸線可以直觀的看到激光器模型與泵浦光束的重疊。

3、物理光學(xué)方法

在拋物線近似以及ABCD 傳輸矩 陣精度不夠的情況下，F(xiàn)EA 的結(jié)果可 以導(dǎo)入到物理光學(xué)代碼中進(jìn)行高精度 運(yùn)算。物理光學(xué)方法可以在不用拋物 線近似的情況下為光束在晶體中的傳播提供全景三維模擬。為此，物理光學(xué)方法采用了分步光束傳播方法 （BPM），以小步長(zhǎng)模擬光束在具有熱畸變的晶體中傳播過程。在計(jì)算過程中，BPM考慮了FEA 分析中得到的局 部折射率分布以及晶體端面形變。采用Fox-Li 迭代，BPM方法計(jì)算了光束在諧振腔中多次往返傳輸，最終收斂于基?；蛘叨鄠€(gè)高階橫模的疊加。在計(jì)算的過程中有兩個(gè)圖形窗口是打開的，一個(gè)給出了隨著迭代次數(shù)的增加， 輸出鏡上的光強(qiáng)分布，另一個(gè)窗口顯示了隨著諧振腔內(nèi)迭代的進(jìn)行，光斑的尺寸收斂過程以及同步計(jì)算的輸出功率。另 外，還可以打開一個(gè)顯示光束質(zhì)量的窗口。BPM方法還可以進(jìn)行腔內(nèi)本征模譜線的計(jì)算以及本征橫模的形狀計(jì)算。

鑒于光欄以及腔反射鏡尺寸有限，BPM 工具還考慮了增益的動(dòng)態(tài)特性以及衍 射效應(yīng)，這樣它比DMA的計(jì)算更接近實(shí)際情況。BPM另一個(gè)重要的特征就是它可以模擬諧振腔失調(diào)效應(yīng)。

4、激光瞬態(tài)特性

為了分析激光的瞬態(tài)特性，LASCAD?提供了多模以及調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)態(tài)多模分析（DMA）工具。為此，LASCAD 采用有限元求解工具來(lái)求解與時(shí)間相關(guān)的速率方程組，其中包含了描述各個(gè)模式（預(yù)定義的高斯橫向本征模）光子數(shù)的方程。

動(dòng)態(tài)模式分析（DMA）可以提供以下重要功能：

（1）高重頻或者單脈沖調(diào)Q運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)激光器輸出脈沖形狀以及輸出功率隨時(shí)間 變化曲線。

（2）調(diào) Q或者CW 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)激光器不同橫模的輸出功率。

（3）光束分布曲線的計(jì)算作為單個(gè)橫模的疊加。

（4）調(diào) Q或者CW 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)激光器的光束質(zhì)量因子M2。

（5）硬邊以及高斯光欄對(duì)光束質(zhì)量的影響。

（6）高斯以及超高斯型反射輸出鏡。

5、LASCAD 激光教學(xué)輔助工具

盡管 LASCAD?主要是為激光工程開發(fā)的，但是其易于操作的用戶界面使得它 非常適合于教學(xué)以及培訓(xùn)科學(xué)工作者和工程師。高斯光束的基本原理可以在使用 過程中得到學(xué)習(xí)，復(fù)雜的諧振腔結(jié)構(gòu)構(gòu)型，包括熱透鏡效應(yīng)，光欄，調(diào)Q等都可 以清楚地進(jìn)行演示。

安裝步驟

1、在本站下載該軟件并解壓，運(yùn)行用用程序

2、進(jìn)入安裝界面，點(diǎn)擊“next”

3、閱讀并同意軟件使用協(xié)議，點(diǎn)擊“next”

4、更改軟件安裝目錄，點(diǎn)擊“next”

5、確認(rèn)安裝信息，安裝軟件

6、安裝完成后即可使用