RP Q-switch 调Q激光器|全面解析

RP Q-switch 调Q激光器

该软件可用于解决以下类型的问题，例如：

•  我的Q开关激光器的实验观察性能（包括脉冲能量和持续时间，双脉冲等）是否与理论预期一致？

• 如果没有，参数的哪些偏差可以解释这一点？

• 考虑到设计变更会带来哪些更好的性能前景？

• 我的Q开关是否足够快，并且它的延迟是否足够？如果没有，那么解决我的问题要好多少？

• 是否有可能找到一种激光设计，使我的脉冲短三倍？什么限制了可实现的脉冲持续时间？

• 通过在激光谐振腔中插入倍频器（而不是外部），可以获得改善的倍频转换效率吗？这会在多大程度上延长脉冲？低强度转换效率（以％/ W为单位）的哪个值是理想的？

具体功能与应用：

• 用户可以定义以下类型的腔内光学元件的任意序列：激光晶体，输出耦合镜，调制器（有源Q开关），可饱和吸收器（无源Q开关）和寄生损耗。

• 可以处理四能级激光器和准三能级激光器。这意味着该软件也可以应用于Yb：YAG 激光器。

• 激光谐振腔外还可以有多达三个不同的放大级。它们的饱和特性被详细建模。

• 该软件可以计算脉冲参数，如能量，峰值功率，持续时间和时间位置。而且，它可以用于监视激光工程师感兴趣的各种其他参数，例如激光增益的时间演变或可饱和吸收体的漂白。

• 对于连续波激光，可以研究尖峰和弛豫振荡。

• 泵浦功率可以用几种格式（例如矩形，正弦形或锯齿形）调制。

• 可以详细研究各种不需要的现象，例如，调制器速度有限导致性能下降，调制器开放时间过长的多个脉冲等。

• 参数的输入和输出通过方便的形式完成，因此新用户很容易上手。

• 该软件可以生成图形输出，可以非常灵活地控制。

• 有八种预定义的图形，用户可以自己定义许多其他类型的图形（包括参数图形）。

• 也可以将列表数据写入文本文件。通过这种方式，可以导出数据以便使用其他软件进行进一步处理。

限制和可能的替代方案

RP Q-swtich的一个基本限制是它没有考虑横向依赖性。实际上，它采用顶帽光束分布，即强度在一定半径内是恒定的并且在外部为零。在许多情况下，这种近似是可以接受的，但并非总是如此。

对于更复杂的模拟，我们建议使用 RP Fiber Power 软件。尽管该软件设计用于光纤激光器，但它也可以应用于大多数端面泵浦体激光器。RP Fiber Power 可以充分考虑场强和掺杂浓度的横向分布，可以处理复杂的能级方案。而且，灵活性显着高于RP Q-swtich开关的灵活性。例如，RP Fiber Power 可以处理泵功率和信号输入的任意时间依赖性以及更广泛的图形图表。出于这些原因，建议使用RP Fiber Power 进行更复杂的仿真，而RP Q-switch 是在较简单的情况下快速获得结果的正确工具。

下图显示了 RP Q-swtich主要形式的屏幕截图。用户不需要学习一些命令语法，只需将数据填充到给定栏中即可。状态行（底部）给出了输入栏含义的简要说明; 按 Shift-F1 键可显示较长的文本。

增益介质的参数和外部放大器级的参数有单独的形式。

开关的图形输出示例

以下图表均适用于主动Q开关 Nd：YAG 激光器的示例。

人造金刚石解决方案是高功率CO2激光器、碟片激光器和固态激光器的核心组成部分，可以确保持久稳定地发出高光学质量的激光束。其广泛应用于激光光学元件，如CO2激光器、光束传输系统（像分束器和布鲁斯特窗）、VCSEL（垂直腔面发射激光器）和拉曼激光器的输出耦合器和出射窗。

激光光学元件综合运用人造金刚石的光学、热学和力学性能，使CO2激光器实现最高功率，且不会因热透镜效应损失光束质量。由于人造金刚石极其坚硬，因此比较薄的窗口也可以抵抗一个大气压的压力差，同时还能保持最低的吸收水平。得益于人造金刚石的综合极端特性，新型激光器以及光学应用的数量正呈现不断增长之势，其耐用性保证了其光学性质在极端条件下也能够保持很长时间。

激光光学元件

金刚石单晶在强激光作用下仍为高度线性激光晶体

拉曼激光器

拉曼位移最大：1332cm-1

拉曼增益系数：25cm/GW

案例：

5*5*1.47mm作为激光晶体，未镀膜

置于由输入耦合镜和端镜组成的谐振腔内

可以提供7*2*2, 6*2*2, 5*2*2等各种尺寸拉曼激光器用金刚石晶体。

光学级单晶CVD金刚石，低双折射。

光通过人造金刚石时会发生双折射，从而改变光的偏振。低双折射光学CVD金刚石应用于一系列现有和新型激光技术，如半导体和掺杂介电圆盘激光器。低双折射散热片可用于激光腔而不会产生退偏损耗。相比传统的背面散热，在腔内使用人造金刚石能提供更有效的激光介质热管理，并可显著提升功率范围。该材料能稳定保持和再现低双折射、优异热导率、低吸收、低散射、较宽的透光范围、高激光损伤阈值、高化学和同位素纯度、低热膨胀系数、高机械稳定性和化学惰性等特性。

光学级单晶CVD金刚石，低双折射，极低吸收。

金刚石用于最苛刻光学领域（如拉曼激光）的特殊光学级单晶CVD金刚石材料。这种材料无可比拟地将低双折射率（10-5）和长光程（高达15毫米）低光学吸收率结合在一起，使其成为某些低损耗激光腔应用的首选材料。再加上其优良的导热性和较低的热膨胀系数，使其比更常用的拉曼增益介质能够达到更高的激光功率。人造金刚石具有最大的拉曼位移（1332cm-1）和拉曼增益系数（25cm/GW），人造金刚石拉曼激光器为现有激光源无法满足要求的光谱区域获取高激光输出功率开辟了新的可能性。人造金刚石也被用于拉曼激光器，其极端特性可令激光功率提高两个数量级以上。