解决方案

用光纤激光器软件设计主动调Q-Nd：YAG激光器 | RP Fiber Power 软件

主动调Q-Nd:YAG激光器案例

1、光纤激光器设计系列软件

·RP Fiber Power：计算各种特性的光纤模型，光纤放大器、光纤激光器、ASE光源、动态模拟、超短脉冲。

RP Resonator：谐振腔设计工具，适合设计各种类型的激光谐振腔。

RP ProPulse：模拟锁模激光器、光学参量振荡器和光纤设备中传播的超短脉冲。

RP Coating：设计各种光学多层结构功能强大的软件。

RP Q-switch：用于主动或被动Q开关固体激光器的计算等。

RP Fiber Calculator：计算具有径向对称折射率分布的光纤。

2、RP fiber power 脚本设计界面

3、主要应用场景

1、工业精密制造

作为“无形刻刀”，利用其高峰值功率和短脉冲特性，实现对金属、陶瓷、塑料等材料的精细加工。核心应用包括产品表面的永久标记与防伪、航空航天领域发动机叶片的微孔钻孔、电子行业中半导体和PCB板的精密切割与划线。

2、医疗与美容

作为“光子弹”，利用其特定波长（1064nm及倍频后的532nm）能被生物组织（如黑色素、血红蛋白）选择性吸收的特性，实现精准的临床治疗。主要应用于眼科后发障手术、皮肤科祛除纹身与色素病变、牙科硬组织处理以及泌尿科的激光碎石术。

3、国防与安防

作为“战场之眼”，凭借其高亮度、抗干扰能力强和测距精度高的特点，主要用于军用装备（如坦克、舰艇）的火控测距系统、为激光制导武器提供目标指示，以及用于远程探测和识别化学、生物危险物的光谱分析。

4、科研与仪器

作为“科研引擎”，是其基础研究和高精度分析的核心工具。一方面，它为更先进的激光系统（如钛宝石激光器、OPO）提供泵浦光；另一方面，直接用于激光诱导击穿光谱（LIBS）进行元素分析，以及作为激光雷达（LIDAR）的光源用于大气遥感和三维测绘。

4、示例：主动调Q-Nd:YAG激光器

1、仿真结果

·这是一个使用RP Fiber Power软件模拟主动调Q Nd:YAG激光器的脚本，采用波传播方法进行分析。与简单的速率方程模型不同，这种方法能够捕捉激光束轮廓在脉冲形成过程中的变化，特别是增益导引效应。横向光强分布、功率演化曲线、泵浦-输出特性扫描、长度-输出扫描、径向截面图等图像。

·脚本生成5个图表，展示激光功率演化、激发剖面、强度分布等关键信息。

2、基本步骤

·激光参数设置

·晶体特性定义

·谐振腔配置

·数值网格设置

·材料特性函数

·初始条件和边界条件

·传播计算

·图表分析

激光参数设置>>

·设置了1064nm的激光波长和808nm的泵浦波长

·定义了泵浦功率、光束半径、位置和脉冲持续时间

晶体特性定义>>

·定义了Nd:YAG晶体的掺杂浓度、折射率和上能级寿命

·设置了吸收和发射截面

谐振腔配置>>

·设置了谐振腔的几何参数

·定义了输出耦合器的透射率和镜面曲率

数值网格设置>>

·定义了用于波传播计算的数值网格参数

·设置了径向和轴向的分辨率

材料特性函数>>

·定义了折射率分布函数（区分晶体和空气区域）

·设置了泵浦强度分布（高斯分布，考虑吸收）

初始条件和边界条件>>

·定义了初始振幅分布（高斯分布）

·设置了镜面反射的复因子（考虑镜面曲率）

传播计算>>

·设置了波传播计算的基本参数

·定义了掺杂浓度、泵浦强度、折射率分布等

·设置了边界条件（镜面反射）和初始条件

·定义了单次往返传播的函数

·包括前向传播到右镜和反向传播到左镜

图表分析>>

·显示功率和光束半径随往返次数的演化

·可以观察脉冲建立过程和光束质量的变化

·显示最终的激发剖面

·展示粒子数反转在晶体中的分布

·显示强度剖面随时间的演化

·可以观察光束轮廓的变化过程

·显示最终的强度剖面

·展示激光脉冲的空间分布

5、技术特点和物理意义

技术特点

1、波传播方法：与简单的速率方程模型不同，这种方法能够捕捉光束轮廓的演化

2、增益导引效应：可以研究增益分布对光束质量的影响

3、空间分辨：考虑了激光在横截面上的分布，而不是简单的平均功率

4、动态演化：模拟了脉冲从建立到输出的全过程

物理意义

·可以观察增益导引如何影响光束质量

·可以研究泵浦分布对激光性能的影响

·可以优化谐振腔设计以提高激光效率和质量

·可以分析调Q过程中脉冲形成的动力学