reZonator软件使用教程自用版reZonator软件介绍ReZonator 是一款专注于光学器件设计与光场仿真的软件工具。它的设计专门用于光学谐振腔设计中。软件主要通过数值计算和模拟方法帮助用户优化光学元件、分析光传播和谐振腔特性。1 下载打开网站http://www.rezonator.orion-project.org/点击左侧的下载进入下载页面后选择自己电脑对应的系统版本下载好后解压 双击.exe文件运行2 使用教程包含线性腔设计打开reZonator软件可以看到可以创建这三种类型的系统常用的V型腔Z型腔我们采用的都是Standing-Wave Resonator环形腔采用Ring Resonator而Single-Pass System 一般是光束单次通过透镜组的变化等。上面的Open Example中也有例子。本文采用的例子是一个Z型腔的设计首先新建一个Standing-Wave,界面如下下面红色区域是激光波长腔型稳定性上方绿色框表示一些谐振腔的特性和功能。我们可以根据一篇文章给出的腔内模式图来参考设计复现。我们根据实验装置图和腔内模式图设计出谐振腔首先我们判断这张模式图是从SESAM处开始添加元件因为在SESAM处的光斑需要聚焦。双击首行添加镜子此处用Flat mirror来表示SESAM。接着我们再添加一段距离表示光路。从模式图中我们可以判断这一段距离差不多为350mmd1。7. 接着我们添加凹面镜我们推测凹面镜为R700mm,因为焦点处离凹面镜的距离-f/2。下面的α表示凹面镜的折叠角度我们在搭建过程中凹面镜的角度越小越好但实际角度不可能为0所以我们在设计模拟时候添加上一定的小角度能够更准确的判断谐振腔的稳定性。8.我们知道在腔型设计中平面镜几乎不会对模式的变化产生影响在软件设计中我们通常忽略不计接着我们看模式图下一个折点出现大大概1100mm,的位置1100-350750我们可以得到两个凹面镜中间的d2光路距离为750mm。接着我们看到一个V型的模式变化两边齐平这很明显是两个凹面镜的焦点处并且这是一个对称的根据V型两端距离约为400mm,我们可以判断出长臂凹面镜f400mm,折叠角α2°。10. 在块状固体激光器中一般两个凹面镜之间的焦点处是增益介质在添加增益介质前我们需要添加一段200mm的空间光路d3接着我们添加增益介质文中是一块7mm厚的掺杂2%Yb的CALGO晶体元件选择Tilted plane-parallel crystal。在块状激光器中热透镜效应是不可忽视的影响热稳定性重要的一点。在此处我们粗略将热透镜等效于晶体中间夹杂着一个正透镜。L表示晶体长度这里我们二分为一L3.5mmn是折射率需要查阅文献我们这里n约为1.92α为角度我们将晶体放置在两凹面镜的直线上角度近似为0°。中间添加一个正透镜一开始我们将其设为较大的值接着我们将点击红框按钮将元件上移动到两子晶体中间。12. 接着是一段200mm的空间光路d4,然后是同样的R400的短臂凹面镜。根据模式图距离断臂凹面镜之后是一段约为d5450mm的空间光路后接着输出镜元件选择也是Flat mirror腔型设计完成我们需要双击红框内修改下面的中心波长一般为输出激光的波长和泵浦源和增益介质晶体有关本设计的中心波长为1040nm,此时我们还可以看到旁边的圆圈变为绿色可以快速判断此时腔的稳定性绿色表示稳定红色表示不稳定。3 腔型参数查看与调控在设计完谐振腔后我们通常需要对设计的腔进行调试以便于满足自己的设计需求。3.1 参数查看3.1.1 重复频率通过点击上方红框内的按钮我们可以得到设计的腔重复频率为76.3MHz,腔长为1.96m。3.1.2 稳定性通过上方的圆圈M按钮可以快速的计算ABCD传输矩阵我们可以看到出现了两行稳定性参数我们一般参考第一行我们可以看到此时数值为-0.9此时已经处于稳定边缘位置理论上-1P1都是稳定区间。但由于实际的腔型搭建存在测量误差很容易因为较小偏差而不出光所以理论上P约接近于1越稳定。而对于第二行的P值0P1都属于稳定约接近于1越稳定3.1.3 腔内模式变化通过以上三个步骤我们可以得到腔内模式变化图如下我们可以看到由于凹面镜折叠角导致子午面和弧矢面重合度降低出现像散。在实际光路搭建中本人遇见的输出光斑变椭圆的情况通过增加反射镜减小凹面的角度可以改善该情况。3.1.4 腔内元件模式大小想要知道SESAM处的光斑大小除了通过上面的模式图通过移动中间的十字到最左边的位置在上方白色导航窗口显示的Y值还可以通过以下这个模式来查看此时SEAM处光斑大小为135×128注意这里表示的都是半径。3.2腔型调控3.2.1 某一光路距离对稳定性的影响首先我们探讨凹面镜与SESAM之间距离d1对稳定性的影响。在得到以上稳定性图后横坐标是d1的距离纵坐标是稳定性**小于-1是不稳定红色箭头方向绿色箭头方向稳定。**在设计谐振腔时我们总是希望朝着稳定的方向前进所以我们可以将d1的距离增加如增加20mm。将350增加到370如下图我们可以看到稳定性变成了-0.7,越接近于0约稳定我们可以看得到稳定性有所增加并且看右边的模式图像散也有所改善。同时在改善的过程中我们也要注意在腔型设计时候的一些先提要求比如在文中这个例子我们采用的泵浦源聚焦的光斑只能达到最小直径240 μm为了满足模式匹配我们需要在晶体处的光斑大约为200 μm,而为了防止SESAM被打坏SESAM处的光斑需要达到400 μm而当我们将d1距离增加到450mm时候我们可以看到稳定性变成了-0.1更稳定了但SESAM处的光斑和晶体处的光斑都出现了明显的变化不满足模式匹配的要求了。3.2.2 某一元件对稳定性的影响我们知道在全固态激光器中热透镜的影响不可忽视这里我们需要测试一下我们设计的腔能承受住的热效应范围。和上述的功能相似。我们将变化的元素改成F1焦距改成0到1000mm,热透镜越强等效的焦距越小对谐振腔稳定性影响越大。我们发现此时的腔型设计热稳定性非常好就算热透镜非常大接近于0mm依旧稳定。而当修改d1为450mm,后可以看到当焦距x轴坐标接近于60mm时候变得不稳定。3.2.3 某一元件的改变对一元件处光斑变化的影响我们希望晶体处的光斑直径约为200 μm我们通过改变凹面镜之间的距离来实现。我们通过d4处的距离来判断晶体处的光斑变化F1 是晶体的中间。我们可以看到将d4改为201mm就可以实现晶体处的模式匹配此时SESAM处要满足模式匹配也可以采用此方法更改d4的距离或者d1的距离。多次尝试后即可实现两者均合适。如下图所示SESAM处光斑接近400μm晶体处光斑接近200μm稳定性处于中间位置较稳定。3.2.4 二维稳定性下面的可以将两种元件或因素的变化来判断腔型的稳定性。我们可以通过导览窗口来得到实际的X和Y数值。P值表示稳定性大于-1且小于1时候稳定。到此结束感谢阅读
**reZonator**软件使用教程
发布时间：2026/5/19 5:27:57
reZonator软件使用教程自用版reZonator软件介绍ReZonator 是一款专注于光学器件设计与光场仿真的软件工具。它的设计专门用于光学谐振腔设计中。软件主要通过数值计算和模拟方法帮助用户优化光学元件、分析光传播和谐振腔特性。1 下载打开网站http://www.rezonator.orion-project.org/点击左侧的下载进入下载页面后选择自己电脑对应的系统版本下载好后解压 双击.exe文件运行2 使用教程包含线性腔设计打开reZonator软件可以看到可以创建这三种类型的系统常用的V型腔Z型腔我们采用的都是Standing-Wave Resonator环形腔采用Ring Resonator而Single-Pass System 一般是光束单次通过透镜组的变化等。上面的Open Example中也有例子。本文采用的例子是一个Z型腔的设计首先新建一个Standing-Wave,界面如下下面红色区域是激光波长腔型稳定性上方绿色框表示一些谐振腔的特性和功能。我们可以根据一篇文章给出的腔内模式图来参考设计复现。我们根据实验装置图和腔内模式图设计出谐振腔首先我们判断这张模式图是从SESAM处开始添加元件因为在SESAM处的光斑需要聚焦。双击首行添加镜子此处用Flat mirror来表示SESAM。接着我们再添加一段距离表示光路。从模式图中我们可以判断这一段距离差不多为350mmd1。7. 接着我们添加凹面镜我们推测凹面镜为R700mm,因为焦点处离凹面镜的距离-f/2。下面的α表示凹面镜的折叠角度我们在搭建过程中凹面镜的角度越小越好但实际角度不可能为0所以我们在设计模拟时候添加上一定的小角度能够更准确的判断谐振腔的稳定性。8.我们知道在腔型设计中平面镜几乎不会对模式的变化产生影响在软件设计中我们通常忽略不计接着我们看模式图下一个折点出现大大概1100mm,的位置1100-350750我们可以得到两个凹面镜中间的d2光路距离为750mm。接着我们看到一个V型的模式变化两边齐平这很明显是两个凹面镜的焦点处并且这是一个对称的根据V型两端距离约为400mm,我们可以判断出长臂凹面镜f400mm,折叠角α2°。10. 在块状固体激光器中一般两个凹面镜之间的焦点处是增益介质在添加增益介质前我们需要添加一段200mm的空间光路d3接着我们添加增益介质文中是一块7mm厚的掺杂2%Yb的CALGO晶体元件选择Tilted plane-parallel crystal。在块状激光器中热透镜效应是不可忽视的影响热稳定性重要的一点。在此处我们粗略将热透镜等效于晶体中间夹杂着一个正透镜。L表示晶体长度这里我们二分为一L3.5mmn是折射率需要查阅文献我们这里n约为1.92α为角度我们将晶体放置在两凹面镜的直线上角度近似为0°。中间添加一个正透镜一开始我们将其设为较大的值接着我们将点击红框按钮将元件上移动到两子晶体中间。12. 接着是一段200mm的空间光路d4,然后是同样的R400的短臂凹面镜。根据模式图距离断臂凹面镜之后是一段约为d5450mm的空间光路后接着输出镜元件选择也是Flat mirror腔型设计完成我们需要双击红框内修改下面的中心波长一般为输出激光的波长和泵浦源和增益介质晶体有关本设计的中心波长为1040nm,此时我们还可以看到旁边的圆圈变为绿色可以快速判断此时腔的稳定性绿色表示稳定红色表示不稳定。3 腔型参数查看与调控在设计完谐振腔后我们通常需要对设计的腔进行调试以便于满足自己的设计需求。3.1 参数查看3.1.1 重复频率通过点击上方红框内的按钮我们可以得到设计的腔重复频率为76.3MHz,腔长为1.96m。3.1.2 稳定性通过上方的圆圈M按钮可以快速的计算ABCD传输矩阵我们可以看到出现了两行稳定性参数我们一般参考第一行我们可以看到此时数值为-0.9此时已经处于稳定边缘位置理论上-1P1都是稳定区间。但由于实际的腔型搭建存在测量误差很容易因为较小偏差而不出光所以理论上P约接近于1越稳定。而对于第二行的P值0P1都属于稳定约接近于1越稳定3.1.3 腔内模式变化通过以上三个步骤我们可以得到腔内模式变化图如下我们可以看到由于凹面镜折叠角导致子午面和弧矢面重合度降低出现像散。在实际光路搭建中本人遇见的输出光斑变椭圆的情况通过增加反射镜减小凹面的角度可以改善该情况。3.1.4 腔内元件模式大小想要知道SESAM处的光斑大小除了通过上面的模式图通过移动中间的十字到最左边的位置在上方白色导航窗口显示的Y值还可以通过以下这个模式来查看此时SEAM处光斑大小为135×128注意这里表示的都是半径。3.2腔型调控3.2.1 某一光路距离对稳定性的影响首先我们探讨凹面镜与SESAM之间距离d1对稳定性的影响。在得到以上稳定性图后横坐标是d1的距离纵坐标是稳定性**小于-1是不稳定红色箭头方向绿色箭头方向稳定。**在设计谐振腔时我们总是希望朝着稳定的方向前进所以我们可以将d1的距离增加如增加20mm。将350增加到370如下图我们可以看到稳定性变成了-0.7,越接近于0约稳定我们可以看得到稳定性有所增加并且看右边的模式图像散也有所改善。同时在改善的过程中我们也要注意在腔型设计时候的一些先提要求比如在文中这个例子我们采用的泵浦源聚焦的光斑只能达到最小直径240 μm为了满足模式匹配我们需要在晶体处的光斑大约为200 μm,而为了防止SESAM被打坏SESAM处的光斑需要达到400 μm而当我们将d1距离增加到450mm时候我们可以看到稳定性变成了-0.1更稳定了但SESAM处的光斑和晶体处的光斑都出现了明显的变化不满足模式匹配的要求了。3.2.2 某一元件对稳定性的影响我们知道在全固态激光器中热透镜的影响不可忽视这里我们需要测试一下我们设计的腔能承受住的热效应范围。和上述的功能相似。我们将变化的元素改成F1焦距改成0到1000mm,热透镜越强等效的焦距越小对谐振腔稳定性影响越大。我们发现此时的腔型设计热稳定性非常好就算热透镜非常大接近于0mm依旧稳定。而当修改d1为450mm,后可以看到当焦距x轴坐标接近于60mm时候变得不稳定。3.2.3 某一元件的改变对一元件处光斑变化的影响我们希望晶体处的光斑直径约为200 μm我们通过改变凹面镜之间的距离来实现。我们通过d4处的距离来判断晶体处的光斑变化F1 是晶体的中间。我们可以看到将d4改为201mm就可以实现晶体处的模式匹配此时SESAM处要满足模式匹配也可以采用此方法更改d4的距离或者d1的距离。多次尝试后即可实现两者均合适。如下图所示SESAM处光斑接近400μm晶体处光斑接近200μm稳定性处于中间位置较稳定。3.2.4 二维稳定性下面的可以将两种元件或因素的变化来判断腔型的稳定性。我们可以通过导览窗口来得到实际的X和Y数值。P值表示稳定性大于-1且小于1时候稳定。到此结束感谢阅读
