作者使用激光腔建模软件LaserCanvas5(Philip Schlup开发)来确定腔内元件之间的精确排布。该软件采用ABCD矩阵形式来建立振荡器的腔稳定性和谐振模式尺寸。本文的设计准则是，设计一个相对低重复频率的振荡器（约50MHz）以增加平均脉冲能量。图9是由LaserCancas5绘制的谐振腔模型的屏幕截图。谐振腔的设计过程是四个关键参数的平衡过程：需要的重复频率，增益介质内的激光模式尺寸，SESAM上的激光模式尺寸，谐振腔稳定性因子。
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多光子显微镜设计实用指南（7）
3.2d 光路排布工具和注意事项
作者使用激光腔建模软件LaserCanvas5(Philip Schlup开发)来确定腔内元件之间的精确排布。该软件采用ABCD矩阵形式来建立振荡器的腔稳定性和谐振模式尺寸。本文的设计准则是，设计一个相对低重复频率的振荡器（约50MHz）以增加平均脉冲能量。图9是由LaserCancas5绘制的谐振腔模型的屏幕截图。谐振腔的设计过程是四个关键参数的平衡过程：需要的重复频率，增益介质内的激光模式尺寸，SESAM上的激光模式尺寸，谐振腔稳定性因子。
一个好的初始设计是建立一个这样的谐振腔几何模型，它能够产生5倍于SESAM饱和量的注入量，这个饱和量由制造商提供。如前文所述，所用泵浦光纤纤芯直径为200um，以1：1的放大率成像到晶体中，因此，我们的目标是使模式尺寸的束腰非常接近100um。在此约束下，谐振腔重复频率可以通过选择曲面反射镜的曲率半径和通过将平面反射镜正确放置在几乎准直的腔臂中实现。虽然稳定腔的标准是稳定因子小于1，但是在设计时强制为小于0.1，以确保激光器长期稳定运行。SESAM是模式尺寸至关重要的两个组件之一。为了收益于恒波锁模激光器中的可饱和吸收层的全调制深度，脉冲能量必须足够高以让吸收层发生光漂白。为了满足这个条件，SESAM上的脉冲能量密度需要5倍于制造商提供的吸收层饱和值。SESAM上另一个重要的参数是损伤阈值，制造商用强度来表示它。损伤阈值限制了SESAM上的最小光斑尺寸。KGW激光典型输出功率是2W，我们设计输出耦合为10%，重复频率为56MHz，相应的腔内脉冲能量是0.36uJ。SESAM上的束腰接近250um，产生的能量密度是183uJ/cm2，这个值是饱和注入量70uJ/cm2的2.6X。使用r=500cm(M4)可以获得11.4X于饱和注入量的能量密度，并且能获得稳定的模式锁定，但是输出功率更低。
尽管LaserCanvas5软件是一个很好的设计谐振腔的工具，但是在腔内让泵浦模式和腔内激光模式在晶体里重叠仍然是很困难的。精密对齐泵浦模式和腔内激光模式的技巧有许多，本文介绍一种能确保有足够的泵浦模式重叠使激光产生的方法。一旦产生激光，就可以通过使用腔体的两个端镜：输出耦合镜和SESAM，简单地将激光模式“行走“到泵浦模式。图10是这一步骤的示意图。
注意，为了让输出的光线能量最大，需要先移除耦合镜，这对低功率的二极管来说特别重要。在光路排布时，需要1个判定光线是否共轴用的对齐用二极管和两个针孔。对齐用二极管的工作波长在1030nm和1040nm都可以。在判定光线共轴时，最好是先对齐泵浦光束，在建立好的泵浦线上对齐腔内模式。在对齐泵浦光束的时候，有一个挑战：泵浦源通常选用25-40W的商业高功率一站式泵浦光源，它有最小的稳定输出电流，在此电流下相应的输出功率是7-10W。当聚焦光斑只有200um的时候，产生的强度足以烧坏标准针孔和其它的对齐工具。要解决此挑战可以通过购买高损伤阈值的针孔和对齐工具。本文通过将普通针孔离聚焦点等距来解决此问题（见图10的小图）。使用针孔离聚焦点等距的方式可以精密的对齐泵浦光束，使得束腰刚好在晶体里。
DOI：https://doi.org/10.1364/AOP.7.000276
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