简介当提及模拟激光二极管时FRED软件具有极大的灵活性。在这篇应用笔记中将会描述简单到详细的激光光源模型。最基本的模型是高斯TEM0,0模。更高级的模型包括在束腰上偏移和发散中的像散光束。激光也可以使用其M2因子表示。最后可以创建一个任意混合模的激光。该模式可以选择任意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”光源由一个准直的光线网格组成通过切趾可以具备在束腰处的高斯00辐照度分布。该光源具有非常低的发散角度。注意到如果选择的网格尺寸小于光束尺寸光束将会被截断和并会遇到衍射现象就好像被一个圆孔挡住一样。图1.简易激光光束高斯00模规格例2.像散高斯光束“像散高斯光束”光源提供了一个更加实际的模型。大多数半导体激光遭受像散束腰的x和y分量沿轴位移。在折射率型波导中的激光器位移一般是2-8µm。在增益型波导中的激光器中位移一般约为40µm。通过指定x和y的发散角和焦点的距离可以模拟像散。该光源类型也允许光线在离束腰某些距离处产生以获得更大的精度。图2.简易像散高斯光束规格图3 发散的像散激光光源的光线追迹示意图沿着x-z轴左y-z轴中和透视图右。发散角在x方向是5°在y方向是15°。焦点分开了0.5个单位。例3.激光二极管光束激光二极管光束是一种更新和更准确的像散型发散激光源模型。激光用x和y方向发散角和焦点的位置指定。此外发散角的准确含义可以根据不同的半宽和全宽来说明。这种激光模型也对相干光传输更精确的模拟进行了Gabor合成。图4.简易激光半导体光束规格例4.M平方激光束“M平方激光束”光源类型基于其M2因子模拟一个激光也被称为光束质量或光束传播因子。M2最小的可能值是1这会指定一个高斯TEM00光束。M2的更大值表明在光束中高阶模的混合。为了确定在FRED中创建的M2光束的模式组成在树上右键点击源“detail report”然后选择Detailed Analysis。图5.左简易的M平方激光光束规格。右指定的M2激光光源中的模式分布。混合模高阶模当一个激光不具备足够的空间滤波时限制孔径大于最低阶模式半径多模光束就会产生。因此多重模式在激光谐振腔中产生。为了模拟一个具有特定模式分布的激光多个光源可以分配给每个TEM模式。这需要Detailed Optical Source类型来创建这一模式首先通过选择光源位置的一个六边形或网格平面来建立然后设置高斯切趾。切趾允许的规格有x和y的半宽、横向偏移、模式数目m, n和模式类型Hermite, Laguerre, Laguerre Cosine, Laguerre Sine。几个TEM模式的辐照度分布如图6所示。混合模的例子如图7所示。图6.在FRED中模拟的不同高斯TEM模的辐照度分布图7.由TEM0,0, TEM2,1和 TEM2,3模组成的混合模的辐照度分布功率分配为[1:0.5:0.25]。TEM2,1和TEM2,3模也有轻微的轴向偏移。