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Laser Resonators Design - レーザー共振器設計
レーザー共振器の解析と最適化
VirtualLab Fusion では、複合レーザー共振器の横固有モードの計算が可能です。平面、非球面の共振器端部ミラーと同様にシャープ アパーチャー、レンズ、回折光学素子、自由曲面を持つエレメントのような共振器内部の素子が横共振器モードに与える影響を調査することができます。これにより、安定型、不安定型、リング型共振器の形状と、光ポンピングの為のビーム デリバリーシステムのシミュレーションが可能となります。加えて、完全にベクトル解析である Fox-Li アルゴリズムにより固体状の活性媒質の熱レンズ効果、応力誘起複屈折、非線形利得飽和の解析ができます。
アプリケーション
- 固体レーザー共振器
レーザー結晶、熱レンズ効果、複屈折、非線形利得飽和 - 光ポンピング
ダイオード ポンプ個体（DPSS）レーザー、光ポンプシステムの設計、公差解析 - 不安定型共振器
非ガウシアン共振器モード、シャープな共振器内部のアパーチャー - モード整形
回折、屈折光学素子による共振器内外部のモード整形
レーザー共振器設計パッケージのアプリケーションと必要な VirtualLab Fusion のToolbox
| Applications and required VirtualLab toolboxes | Starter Toolbox |
Resonator Toolbox |
DiffranctiveOptics Toolbox |
|---|---|---|---|
| 固体状のレーザー共振器 | ○ | ○ | - |
| 光ポンピング | ○ | - | - |
| 不安定共振器 | ○ | ○ | - |
| モード整形 | ○ | ○ | ○ |
上の表では各アプリケーションに対してどの Toolbox の使用が推奨されるかを示しています。詳細については、こちらよりお問い合わせください。
詳細な情報は Starter Toolbox、Grating Toolbox、Laser Resonator Toolbox のページでご確認いただけます。
この機能と必要な Toolbox についてのより詳細なご案内はこちらからご確認いただけます。
活性媒質内の光の増幅（レート方程式の計算）
電磁場追跡によるレーザー共振器解析
共振器のシミュレーションは、幾何光学から電磁気学的的アプローチに至る様々なビーム伝搬技術を最適に組み合わせた VirtualLab の電磁場追跡コンセプトに基づいています。これにより、共振器の横固有モードにとって重要ないくつかの物理的効果を含めることが可能です。典型的な物理的効果は以下の通りです。
- 回折
- 偏光
- 非線形光増幅（利得飽和）
- 屈折率変調（例：熱レンズ効果）
- 出力計算
安定型共振器内部の光の放出
共振器内部の光学素子
面プロファイル、媒質、カスタマイズ可能な素子のカタログがあることで VirtualLab における共振器内部の光学素子は非常に柔軟に定義することができます。もっとも重要な光学素子は下記の通りです。
- レンズ
- ミラー
- アパーチャー
- 回折格子
- モード整形のための空間フィルター
- 回折光学素子と微小構造構造を有する光学素子
- 熱レンズ
- 活性媒質
- カスタマイズ可能なプログラマブル素子
主要なレーザー共振器モードにおける共振器内部の熱レンズの影響
最適化と公差解析
- VirtualLab ではレーザー ビーム パラメータのローカル、グローバル最適化が可能です（例：M² ビーム品質）
- 加えて、VirtualLabではレーザー共振器の位置、傾きの最適化も可能です（モンテカルロ シミュレーションを含む）
- 微小構造素子の設計をすることでレーザー共振器内部のレーザーの基本モードの整形が可能となります。
中心アパーチャーを使用した共振器の主要なモード
レーザー共振器の公差解析：偏心アパーチャーを使用した
共振器の主要なモード
