| infotek | 2024-05-23 07:51 |
FRED應(yīng)用：激光二極管的模擬 簡介 當(dāng)提及模擬激光二極管時，F(xiàn)RED軟件具有極大的靈活性。在這篇應(yīng)用筆記中，將會描述簡單到詳細的激光光源模型。最基本的模型是高斯TEM0,0模。更高級的模型包括在束腰上偏移和發(fā)散中的像散光束。激光也可以使用其M2因子表示。最后，可以創(chuàng)建一個任意混合模的激光。該模式可以選擇任意TEM模的高斯分布（Hermite, Laguerre, Laguerre Cosine, 及 Laguerre Sine） 例1.高斯00模 “激光光束（高斯00模）”光源由一個準直的光線網(wǎng)格組成，通過切趾，可以具備在束腰處的高斯00輻照度分布。該光源具有非常低的發(fā)散角度。注意到如果選擇的網(wǎng)格尺寸小于光束尺寸，光束將會被截斷和并會遇到衍射現(xiàn)象，就好像被一個圓孔擋住一樣。  圖1.簡易激光光束（高斯00模）規(guī)格 例2.像散高斯光束 “像散高斯光束”光源提供了一個更加實際的模型。大多數(shù)半導(dǎo)體激光遭受像散：束腰的x和y分量沿軸位移。在折射率型波導(dǎo)中的激光器，位移一般是2-8µm。在增益型波導(dǎo)中的激光器中，位移一般約為40µm。通過指定x和y的發(fā)散角和焦點的距離，可以模擬像散。該光源類型也允許光線在離束腰某些距離處產(chǎn)生，以獲得更大的精度。  圖2.簡易像散高斯光束規(guī)格  圖3 發(fā)散的像散激光光源的光線追跡示意圖，沿著：x-z軸（左），y-z軸（中）和透視圖（右）。發(fā)散角在x方向是5°，在y方向是15°。焦點分開了0.5個單位。 例3.激光二極管光束 激光二極管光束是一種更新和更準確的像散型發(fā)散激光源模型。激光用x和y方向發(fā)散角和焦點的位置指定。此外，發(fā)散角的準確含義可以根據(jù)不同的半寬和全寬來說明。這種激光模型也對相干光傳輸更精確的模擬進行了Gabor合成。  圖4.簡易激光半導(dǎo)體光束規(guī)格 例4.M平方激光束 “M平方激光束”光源類型基于其M2因子模擬一個激光，，也被稱為光束質(zhì)量或光束傳播因子。M2最小的可能值是1，這會指定一個高斯TEM00光束。M2的更大值表明在光束中高階模的混合。為了確定在FRED中創(chuàng)建的M2光束的模式組成，在樹上右鍵點擊源“detail report”，然后選擇Detailed Analysis。  圖5.左：簡易的M平方激光光束規(guī)格。右：指定的M2激光光源中的模式分布。 混合模，高階模 當(dāng)一個激光不具備足夠的空間濾波時（限制孔徑大于最低階模式半徑），多模光束就會產(chǎn)生。因此，多重模式在激光諧振腔中產(chǎn)生。為了模擬一個具有特定模式分布的激光，多個光源可以分配給每個TEM模式。這需要Detailed Optical Source類型來創(chuàng)建這一模式，首先通過選擇光源位置的一個六邊形或網(wǎng)格平面來建立，然后設(shè)置高斯切趾。切趾允許的規(guī)格有：x和y的半寬、橫向偏移、模式數(shù)目（m, n）和模式類型（Hermite, Laguerre, Laguerre Cosine, Laguerre Sine）。幾個TEM模式的輻照度分布如圖6所示�；旌夏５睦尤鐖D7所示。  圖6.在FRED中模擬的不同高斯TEM模的輻照度分布  圖7.由TEM0,0, TEM2,1和 TEM2,3模組成的混合模的輻照度分布，功率分配為[1:0.5:0.25]。TEM2,1和TEM2,3模也有輕微的軸向偏移。
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