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《GLAD典型应用案例手册》 /)9W1U^B C c*({ 前 言 nJJs%@y GLAD是由美国Applied Optics Research(AOR)公司开发的一款专业的物理光学软件,特别适用于激光领域各种光学现象的仿真和评估!软件的开发者George Lawrence教授长期在光学领域排名NO.1的美国亚利桑那州立大学任教,在物理光学特别是激光领域拥有三十多年的研究经验。目前GLAD软件已经被国内外众多研究机构和公司作为仿真评估工具广泛使用。 i[150g?K GLAD使用复振幅来描述光束,采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析,几乎能对所有类型的激光系统进行分析,或对物理光学系统做完整的端-对-端的分析处理,还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。 HM&1yubh# GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括:用于进行系统和光束初始化的命令;用于表征各类像差和相位屏的命令;用于表征各类传统光学元件的命令;用于表征各类非线性过程的命令;用于表征激光增益介质的命令;用于光束参数诊断的命令;用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。 <C<`J{X0 GLAD的应用领域包括:(1)包含传统光学元件,如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析;(2)光束质量的分析和评价;(3)二元衍射光学元件的分析;(4)各种波导的分析;(5)激光系统的分析:无源腔性能分析,含各类增益介质的有源腔分析;(6)多种非线性过程的模拟。 i"HgvBHx 为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能,熟悉GLAD的使用,本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读,希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。不当之处,敬请指正! We}lx{E 目 录 O"*`'D|hK 前言 1 Q>8pP \ho 1、传输中的相位因子与古伊相移 3 aqMc6N`z 2、带有反射壁的空心波导 7 $
[7 Vgs 3、二元光学元件建模 14 R#(G%66
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 20 o2=A0ogz? 5、大气像差与自适应光学 24 H{V)g 6、热晕效应 27 s&'BM~WI 7、部分相干光模拟 32 \k@Z7+&7 8、谐振腔的优化设计 41 ->E=&X 9、共焦非稳腔模拟仿真 45 5|w&dM 10、非稳环形腔模拟 51 )ofm_R'q* 11、含有锥形反射镜的谐振腔 56 W#XG; 12、体全息模拟 61 +l?; ) 13、利用全息图实现加密和解密 66 ^bUxLa[. 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 73 '{f=hE_/ 15、拉曼放大器 78 Y
?'tUV 16、瞬态拉曼效应 88 GK{{ 7B 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 95 8LJ{i% 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 102 aMK~1]Cx 19、光学参量振荡器 107 l#bAl/c` 20、激光二极管泵浦的固体激光器 112 IfV
3fJ7 21、ZIG-ZAG放大器 120 b |7ja_ 22、多程放大器 131 lIf(6nm@ 23、调Q激光器 151 ?4[H]BK 24、光纤耦合系统仿真 159 4vdNMV~ 25、相干增益模型 167 dDtFx2(R 26、谐振腔往返传输内的采样 178 pCU*@c! 27、光纤激光器 188 SwH2$:f & ,L9O U op7FZHs 新书《精通LASCAD 3.6》推出 }/e`v6 g4&jo_3:p <]G${y*; u&]vd / 目 录 $%2H6Eg0 @5<CXTdF9c 第一章 LASCAD简介 1 ~kKrDLW+ 1.1 创始人简介 1 {6
.o=EyM{ 1.2 主要功能 1 kzO&24 1.3 主要客户 1 ULBg{e?l8 第二章 LASCAD的安装、启动以及系统要求 4 A6UO0lyu 2.1 LASCAD的安装 4 RuAlB* 2.2 LASCAD的启动 4 ijUzC>O+q 2.3 LASCAD对于系统的配置要求 5 oq;'eM1,. 第三章 计算方法 6 2t1I3yA'{z 3.1 复高斯模式算法 6 9E1W|KE 3.2 有限元分析法(FEA) 6 -_8*41 3.3 基于光束传输程序的物理光学代码(BPM) 6 .%xzT J=! 第四章 LASCAD的各窗口 8 eN-au/kN 4.1 参数区窗口(Parameter Field) 8 +=P@HfVfiq 4.1.1 X平面参数(x-Plane Parameter) 8 gPEqjj 4.1.2 Y平面参数(y-Plane Parameter) 9 ;-@= 4.1.3 光栏(Apertures) 9 sR_xe}- 4.1.4 常规参数(General) 10 !3}deY8;# 4.1.5 光斑尺寸 10 j9y3hQ+q 4.1.6 参数区(Parameter Field)窗口版面 11 RKTb'3H 4.2 高斯模式图窗口 11 /-Qv?" 4.2.1 移动、插入和清理元件 13
RiFw?Q+ 4.3 主窗口(LASCAD) 14 l]#!+@ 4.3.1 下拉菜单 14 ?m"|QS!!K 4.3.1.1 文件(File) 14 'Bq ZOZw 4.3.1.2 打印(Print) 14 wu~hqd 4.3.1.3 打印到文件(Print to File) 15 wH6u5*$p 4.3.1.4 复制到剪切板(Copy to Clipboard) 15 k%Vv?{g 4.3.1.5 视图(View) 15 raB+,Oi$G 4.3.1.6有限元分析(FEA) 16 3$p#;a:=n 4.3.1.7 CW激光功率(CW Laser Power) 16 Vk}49O<K/ 4.4 新项目窗口(New Project) 17 ,x_Z JL 4.4.1 驻波谐振腔选项:(Standing Wave Resonator) 17 eD;6okdP 4.4.2 环形谐振腔选项:(Ring Resonator) 17 <$E6oZ 4.4.3 光外部束选项:(Option: External Beam) 18 ZX.TqvK/r 第五章 FEA分析简介 19 BWq/TG=> 5.1 FEA分析基本原理 19 FY#!N
L 5.2 晶体、泵浦光束和材料参数窗口(Crystal, Pump Beam, and Material Parameters) 19 )]Ti>R O7 5.2.1 模型(Models) 19 @Hjea1@t 5.2.2 泵浦光(Pump Light) 20 #hxyOq, 5.2.3 边界条件(Boundaries) 28 .;I29yk\XS 5.2.4 材料参数(Material parameters) 28 w:ULi3 5.2.5 掺杂浓度和材料参数(Doping & Materials) 30 sH!O0WL 5.2.6 有限元分析选项 (FEA Options) 30 LAs7>hM 5.3 泵浦光分布窗口(Pump Profile) 32 Dpqt;8"2L 5.4 二维数据模型和抛物线拟合窗口(2D Date Profile and Parabolic Fit) 32 }Uw#f@Wh 5.5 三维视图窗口(3D Visualizer) 35 zV.pol 第六章 基于ABCD矩阵的稳定性分析 37 [aW = 6.1 稳定性图表和稳定性判据窗口(Stability Diagram and Stability Criterions) 37 M] EsS^/X 6.2 在拖动条处的光束参量窗口(Beam Parameters at Drag Bar Position) 38 *^XbDg9 6.3 外部光束的入射条件窗口(Starting Conditions of External Beam) 39 /Jlv"R1, 6.4 高斯模式分布窗口(Gaussian Mode Profile) 40 &a)vdlZSE= 6.5 波前弯曲窗口(Window:Curvature of Phase Front) 41 "S!3m9_# 第七章 激光器输出功率分析 42 UQ8bN I7 7.1 激光输出功率窗口(Laser Power Output) 42 JWHSnu! 7.2 准三能级激光器的参数窗口(Parameters for Quasi-3-Level Lasers) 46 :pC;`iQ 第八章 动态多模分析(Dynamic Multimode Analysis (DMA)) 48 Vb4;-?s_ 8.1 简介 48 )iLM]m 8.2 多模速率方程 48 4\2V9F{s 8.3 光栏和变反射率的反射镜 50 ^PqF<d6 8.4 激光输出功率 51 l?E|RKp 8.5 光束质量(Beam Quality) 52 hKe30#:v 8.6 Q开关分析(Q-Switch Analysis) 53 j
F5Blc 8.6.1 脉冲形状 54 xAdq+$>< 8.7 动态多模分析代码的图像用户界面(The GUI of the DMA Code) 55 &=q! Wdw~ 8.7.1 高斯模式选项(Tab "Gaussian Modes") 55 v%91k 8.7.2 速率方程选项(Tab "Rate Equations") 56 W)=%mdxW0 8.7.3 连续操作(Tab “CW Operation”) 57 q~Jq/E"f 8.7.4 Q开关选项(Tab "Q-switch") 57 Px;Cg
6 8.7.5 光栏选项(Tab "Apertures") 58 l[Z)@bC1 8.7.6 目录和文件管理 60 v1.*IV5Y 第九章 光束传输程序(Beam Propagation Method (BPM)) 62 $RO$}! 9.1 光束传输程序窗口(Beam Propagation Method) 62 o'=VZT9 9.2 腔迭代时的光束半径和激光功率(Beam Radius and Laser Power versus Cavity Iteration) 64 iS: #o> 9.3 腔迭代时的光束质量窗口(Beam Quality versus Cavity Iteration) 65 B;t=B_oK 9.4 右端反射镜上的强度和相位窗口(Intensity and Phase at Right End Mirror) 65 (4+1lOd 9.5本征频率光谱窗口(Spectrum of Eigenfrequencies) 66 }C#3O{5 9.6 本征模窗口(Eigenmodes) 66 H~fdbR 9.7 光束传输程序(BPM)代码窗口 66 H{zPft 第十章 综合案例 68 $k0H9_ 10.1含端面泵浦棒的激光谐振腔模拟 68 Sp?NfJ\Ie 10.2 含侧面泵浦棒的激光谐振腔模拟 92 W|R-J 10.3 Yb:YAG薄片激光器模拟 119 wGLF%;rRe4 10.4 Yb:YAG薄片激光器动态多模分析和调Q运转模拟 133 N6/T#UVns 附录A 吸收系数的计算 146 ltA/ 附录B 演示(demo)版的限制 149 tYe:z:7l?< 附录C 不同版本数LASCAD的新功能 150 U}AX0*S ?]!vRmZ; 以上两本激光类工具书,有兴趣扫码加微联系 t_c?Wp~tH
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