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《GLAD典型应用案例手册》 fP HLXg5s 7^*"O&y_al 前 言 x3pND 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。 SC &~s$P; 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。 :_kAl? eJ 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。 1"#*)MF 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。 QK`i%TXJ 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! $2~\eG=u H 目 录 JUAS$Y 前言 1 mTNVU@TY= 1、传输中的相位因子与古伊相移 3 v%{.A) 2、带有反射壁的空心波导 7 9#d+RT 3、二元光学元件建模 14 'R<&d}@P*# 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 20 1xE]6he4{T 5、大气像差与自适应光学 24 4*.K'(S5fx 6、热晕效应 27 3]&o*Ib1`_ 7、部分相干光模拟 32 >wHxmq8F5< 8、谐振腔的优化设计 41 WY:&ugGx 9、共焦非稳腔模拟仿真 45 6$fYt&1 10、非稳环形腔模拟 51 41a.#o 11、含有锥形反射镜的谐振腔 56 gb=/#G0R 12、体全息模拟 61 `(6r3f~XJ 13、利用全息图实现加密和解密 66 CzCQFqXI 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 73 :!a2]-D} 15、拉曼放大器 78 2lKV#9" 16、瞬态拉曼效应 88 {O<l[|Ip 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 95 ENF"c$R 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 102 jw}}^3. 19、光学参量振荡器 107 r|e-<t4.9L 20、激光二极管泵浦的固体激光器 112 dC\ZjZZ 21、ZIG-ZAG放大器 120 .\0isO 22、多程放大器 131 me6OPc;:! 23、调Q激光器 151 Vm}%ttTC 24、光纤耦合系统仿真 159 !o=U19) 25、相干增益模型 167 +Q=1AXe 26、谐振腔往返传输内的采样 178 mkh"Kb*{ 27、光纤激光器 188 jcNT<}k
C ;w|b0V6 AcI,N~~ 新书《精通LASCAD 3.6》推出 l\M_-:I+4 m-^8W[r+_ o&AM2U/? T,xPSN2A* 目 录 -C(b,F%% kn)t'_jC 第一章 LASCAD简介 1 7\*FEjRM] 1.1 创始人简介 1 >#Q\DsDS 1.2 主要功能 1 PP:(EN1 1.3 主要客户 1
(x^BKnZ 第二章 LASCAD的安装、启动以及系统要求 4 c wg
!j!l 2.1 LASCAD的安装 4 qd"_Wu6aF= 2.2 LASCAD的启动 4 VJ ^dY; 2.3 LASCAD对于系统的配置要求 5 p!k7C&]E 第三章 计算方法 6 \U|ZR 3.1 复高斯模式算法 6
,g%&|FAP 3.2 有限元分析法(FEA) 6 Z2im@c67{ 3.3 基于光束传输程序的物理光学代码(BPM) 6 % QKZT=} 第四章 LASCAD的各窗口 8 "\0v,!@ 4.1 参数区窗口(Parameter Field) 8 gX0R)spg 4.1.1 X平面参数(x-Plane Parameter) 8 3%.#}O,( 4.1.2 Y平面参数(y-Plane Parameter) 9 b~nAPY6 4.1.3 光栏(Apertures) 9 +}f9 4.1.4 常规参数(General) 10 }$bF
5& 4.1.5 光斑尺寸 10 %W@v2 4.1.6 参数区(Parameter Field)窗口版面 11 ooUk O 4.2 高斯模式图窗口 11 -V: "l 4.2.1 移动、插入和清理元件 13 TLoz)&@ 4.3 主窗口(LASCAD) 14 hWH:wB 4.3.1 下拉菜单 14 gY@N~'f;" 4.3.1.1 文件(File) 14 TDd{.8qf 4.3.1.2 打印(Print) 14 h6} lpd 4.3.1.3 打印到文件(Print to File) 15 D@!=d@V. 4.3.1.4 复制到剪切板(Copy to Clipboard) 15 n u'M
39{ 4.3.1.5 视图(View) 15 7O,U?p 4.3.1.6有限元分析(FEA) 16 bQ~j=\[r 4.3.1.7 CW激光功率(CW Laser Power) 16 Qx [t/~ 4.4 新项目窗口(New Project) 17 T0&f8 4.4.1 驻波谐振腔选项:(Standing Wave Resonator) 17 ,\qs4& 4.4.2 环形谐振腔选项:(Ring Resonator) 17 _x!7}O#k 4.4.3 光外部束选项:(Option: External Beam) 18 A45A:hqs 第五章 FEA分析简介 19 ei
rzYt 5.1 FEA分析基本原理 19
<vXGi 5.2 晶体、泵浦光束和材料参数窗口(Crystal, Pump Beam, and Material Parameters) 19 Y5F]:gs@ 5.2.1 模型(Models) 19 {'U
Rz[g 5.2.2 泵浦光(Pump Light) 20 $z+8<?YD 5.2.3 边界条件(Boundaries) 28 -%L6#4m4o 5.2.4 材料参数(Material parameters) 28 1 5A*7| 5.2.5 掺杂浓度和材料参数(Doping & Materials) 30 }!6\|;Qsz, 5.2.6 有限元分析选项 (FEA Options) 30 a{[x4d,z 5.3 泵浦光分布窗口(Pump Profile) 32 qu|B4?Y/CR 5.4 二维数据模型和抛物线拟合窗口(2D Date Profile and Parabolic Fit) 32 [H=) 5.5 三维视图窗口(3D Visualizer) 35 9'r:~O 第六章 基于ABCD矩阵的稳定性分析 37 y~75r\"R 6.1 稳定性图表和稳定性判据窗口(Stability Diagram and Stability Criterions) 37 % rxO_ 6.2 在拖动条处的光束参量窗口(Beam Parameters at Drag Bar Position) 38 sqW*
pi 6.3 外部光束的入射条件窗口(Starting Conditions of External Beam) 39 r3>i+i42 6.4 高斯模式分布窗口(Gaussian Mode Profile) 40 vsa92c@T 6.5 波前弯曲窗口(Window:Curvature of Phase Front) 41 F+@5C:<? 第七章 激光器输出功率分析 42 U*3uq7 7.1 激光输出功率窗口(Laser Power Output) 42 bR V+>;L0@ 7.2 准三能级激光器的参数窗口(Parameters for Quasi-3-Level Lasers) 46 HeG)/W?r 第八章 动态多模分析(Dynamic Multimode Analysis (DMA)) 48 8O Soel 8.1 简介 48 Dq)j:f#QM 8.2 多模速率方程 48 Aj0Tfdxy 8.3 光栏和变反射率的反射镜 50 $]8h $ 8.4 激光输出功率 51 f"St&q>[s 8.5 光束质量(Beam Quality) 52 f aLtdQi 8.6 Q开关分析(Q-Switch Analysis) 53 8H_l:Z [:i 8.6.1 脉冲形状 54 %DdJ ^qHI 8.7 动态多模分析代码的图像用户界面(The GUI of the DMA Code) 55 ^.>jGI%rB 8.7.1 高斯模式选项(Tab "Gaussian Modes") 55 k68F-e[i^ 8.7.2 速率方程选项(Tab "Rate Equations") 56 5Lf{8UxI 8.7.3 连续操作(Tab “CW Operation”) 57 [w -l? 8.7.4 Q开关选项(Tab "Q-switch") 57
##4GK08! 8.7.5 光栏选项(Tab "Apertures") 58 !=N"vD* 8.7.6 目录和文件管理 60 0)m(;> '70 第九章 光束传输程序(Beam Propagation Method (BPM)) 62 >Bgw}PI 9.1 光束传输程序窗口(Beam Propagation Method) 62 A$w4PVS 9.2 腔迭代时的光束半径和激光功率(Beam Radius and Laser Power versus Cavity Iteration) 64 PnoPbk[< 9.3 腔迭代时的光束质量窗口(Beam Quality versus Cavity Iteration) 65 tQylT0'[+o 9.4 右端反射镜上的强度和相位窗口(Intensity and Phase at Right End Mirror) 65 0D&t!$Ibf 9.5本征频率光谱窗口(Spectrum of Eigenfrequencies) 66 ~}+Hgi 9.6 本征模窗口(Eigenmodes) 66 Dre]AsgiV 9.7 光束传输程序(BPM)代码窗口 66 ]GRWnif 第十章 综合案例 68 Y_QH&GZ 10.1含端面泵浦棒的激光谐振腔模拟 68 ? 8LXP 10.2 含侧面泵浦棒的激光谐振腔模拟 92 y>aZXa 10.3 Yb:YAG薄片激光器模拟 119 zA1lca0HK 10.4 Yb:YAG薄片激光器动态多模分析和调Q运转模拟 133 [AW"
D3 附录A 吸收系数的计算 146 FD8N"p 附录B 演示(demo)版的限制 149 -k"^o!p 附录C 不同版本数LASCAD的新功能 150 IhA* " ;]pJj6J&v 以上两本激光类工具书,有兴趣扫码加微联系 >2Kh0rIH
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