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《GLAD典型应用案例手册》 2G:{ FY GE3U0w6WbK 前 言 O,xAu}6f+ 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。 OTFu4"]M 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。 8Jy1=R*S 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。 M:Y!k<p 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。 Uf]Pd)D 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! o j4)7{ 目 录 &40JN} 前言 1 ;|$]Qq 1、传输中的相位因子与古伊相移 3 %},S#5L3 2、带有反射壁的空心波导 7 sp|y/r# 3、二元光学元件建模 14 ks` 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 20 JpHsQ8< 5、大气像差与自适应光学 24 !\k#{
1[! 6、热晕效应 27 W-ND<=:Up 7、部分相干光模拟 32 4[EO[x4C 8、谐振腔的优化设计 41 hjp?/i%TQ 9、共焦非稳腔模拟仿真 45 Z FrXw+ 10、非稳环形腔模拟 51 ^CZ|ci6bX 11、含有锥形反射镜的谐振腔 56 -{amzyvLE 12、体全息模拟 61 mBgx17K/-_ 13、利用全息图实现加密和解密 66 *1$~CC7 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 73 A[,"jh 15、拉曼放大器 78 <!HDtN 16、瞬态拉曼效应 88 tIy/QN_42 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 95 m&z%kVsg] 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 102 Zz*mf+ 19、光学参量振荡器 107 9kg>)ty@ 20、激光二极管泵浦的固体激光器 112 ZxeE6M^w 21、ZIG-ZAG放大器 120 C"|_j? 22、多程放大器 131 c"&!=@ 23、调Q激光器 151 IEsD= 24、光纤耦合系统仿真 159 0}C}\1 25、相干增益模型 167 >`V|`Zi ? 26、谐振腔往返传输内的采样 178 iU+,Jeu 27、光纤激光器 188 _nFvM'`< :<7>-+pa ]~ 8N 新书《精通LASCAD 3.6》推出 9l^ Ecl7=-y 5OqsnL_V 3bL2fsn5 目 录 PaI63 ! TV>R(D3T/ 第一章 LASCAD简介 1 a|{<#<6n( 1.1 创始人简介 1 (2(;u1 1.2 主要功能 1 ~map5@Kd 1.3 主要客户 1 R/FV'qy] 第二章 LASCAD的安装、启动以及系统要求 4 >;U%~yy}qc 2.1 LASCAD的安装 4 <@ex})su 2.2 LASCAD的启动 4 CbaAnm1 2.3 LASCAD对于系统的配置要求 5 ^
J@i7FOb 第三章 计算方法 6 90696v. 3.1 复高斯模式算法 6 "1 TM 3.2 有限元分析法(FEA) 6 @ y2Bq[' 3.3 基于光束传输程序的物理光学代码(BPM) 6 {ZI6!zh' 第四章 LASCAD的各窗口 8 Vw@x 4.1 参数区窗口(Parameter Field) 8 ;j\$[4W.i 4.1.1 X平面参数(x-Plane Parameter) 8 h pes 4.1.2 Y平面参数(y-Plane Parameter) 9 %z_b/yG 4.1.3 光栏(Apertures) 9 zYJ`.,#C 5 4.1.4 常规参数(General) 10 w}<I\*\`! 4.1.5 光斑尺寸 10 p.Yg-CA 4.1.6 参数区(Parameter Field)窗口版面 11 `l40awGCz 4.2 高斯模式图窗口 11 /FZ )ej\ 4.2.1 移动、插入和清理元件 13 BqA wo 4.3 主窗口(LASCAD) 14 R,Uy3N 4.3.1 下拉菜单 14 dOgM9P 4.3.1.1 文件(File) 14 05zdy-Fb 4.3.1.2 打印(Print) 14 <.XoC?j 4.3.1.3 打印到文件(Print to File) 15 *"L:"i`*$ 4.3.1.4 复制到剪切板(Copy to Clipboard) 15 \>k#]4@rp 4.3.1.5 视图(View) 15 aVL%-Il} 4.3.1.6有限元分析(FEA) 16 D4S?bZFHo 4.3.1.7 CW激光功率(CW Laser Power) 16 3nGK674;z 4.4 新项目窗口(New Project) 17 J, U~.c 4.4.1 驻波谐振腔选项:(Standing Wave Resonator) 17 NGGd6V%'- 4.4.2 环形谐振腔选项:(Ring Resonator) 17 Nxk'!: 4.4.3 光外部束选项:(Option: External Beam) 18 9cPucKuj 第五章 FEA分析简介 19 2;7GgO~ 5.1 FEA分析基本原理 19 4B>|Wft{p] 5.2 晶体、泵浦光束和材料参数窗口(Crystal, Pump Beam, and Material Parameters) 19 'B:De"_(N 5.2.1 模型(Models) 19 KAEpFobYo 5.2.2 泵浦光(Pump Light) 20 J=bOw// 5.2.3 边界条件(Boundaries) 28 td$Jx}'A 5.2.4 材料参数(Material parameters) 28 NT:>.~ah@& 5.2.5 掺杂浓度和材料参数(Doping & Materials) 30 ozwqK oE 5.2.6 有限元分析选项 (FEA Options) 30 IUG.q8 5.3 泵浦光分布窗口(Pump Profile) 32 nrhpId 5.4 二维数据模型和抛物线拟合窗口(2D Date Profile and Parabolic Fit) 32 Cagq0-:(p 5.5 三维视图窗口(3D Visualizer) 35 Y0'^S<ox 第六章 基于ABCD矩阵的稳定性分析 37 A|nU
_* 6.1 稳定性图表和稳定性判据窗口(Stability Diagram and Stability Criterions) 37 k( ^ b 6.2 在拖动条处的光束参量窗口(Beam Parameters at Drag Bar Position) 38 }('QIvq2 6.3 外部光束的入射条件窗口(Starting Conditions of External Beam) 39 GUZi }a|= 6.4 高斯模式分布窗口(Gaussian Mode Profile) 40 (~o+pp! 6.5 波前弯曲窗口(Window:Curvature of Phase Front) 41 (jMp`4P 第七章 激光器输出功率分析 42 3Or3@e5r 7.1 激光输出功率窗口(Laser Power Output) 42 ew~FN 7.2 准三能级激光器的参数窗口(Parameters for Quasi-3-Level Lasers) 46 0M.[) @ 第八章 动态多模分析(Dynamic Multimode Analysis (DMA)) 48 2M`Ni&v 8.1 简介 48 Z)~4)71Y: 8.2 多模速率方程 48 0+h?Bk 8.3 光栏和变反射率的反射镜 50 Pk2"\y@q/ 8.4 激光输出功率 51
.l'QCW9 8.5 光束质量(Beam Quality) 52 J(L$pIM 8.6 Q开关分析(Q-Switch Analysis) 53 w-/Tb~#E 8.6.1 脉冲形状 54 J#nEGl|a 8.7 动态多模分析代码的图像用户界面(The GUI of the DMA Code) 55 Jc6 D ^= 8.7.1 高斯模式选项(Tab "Gaussian Modes") 55 |9JYg7< 8.7.2 速率方程选项(Tab "Rate Equations") 56 Xb;`WE gC 8.7.3 连续操作(Tab “CW Operation”) 57 L2tmo-]nw 8.7.4 Q开关选项(Tab "Q-switch") 57 IC42O_^ 8.7.5 光栏选项(Tab "Apertures") 58 !qq@F%tv 8.7.6 目录和文件管理 60 SS- 第九章 光束传输程序(Beam Propagation Method (BPM)) 62 81g0oVv 9.1 光束传输程序窗口(Beam Propagation Method) 62 /iy/2x28> 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 Fv
B2y8&W 9.3 腔迭代时的光束质量窗口(Beam Quality versus Cavity Iteration) 65 4QDzG~N4)| 9.4 右端反射镜上的强度和相位窗口(Intensity and Phase at Right End Mirror) 65 9bvd1bKEW 9.5本征频率光谱窗口(Spectrum of Eigenfrequencies) 66 :oQaN[3>_ 9.6 本征模窗口(Eigenmodes) 66 bZJiubBRI 9.7 光束传输程序(BPM)代码窗口 66 5$w1[}UUd 第十章 综合案例 68 fA5#
2P{ 10.1含端面泵浦棒的激光谐振腔模拟 68 $S/ 8T 10.2 含侧面泵浦棒的激光谐振腔模拟 92 BC+qeocg 10.3 Yb:YAG薄片激光器模拟 119 y3GIR
f;> 10.4 Yb:YAG薄片激光器动态多模分析和调Q运转模拟 133 U)6JJv 附录A 吸收系数的计算 146 X?a67qL 附录B 演示(demo)版的限制 149 nwYeOa/t 附录C 不同版本数LASCAD的新功能 150 6<R
U~Gh lnUy?0( 以上两本激光类工具书,有兴趣扫码加微联系 Z
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