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《GLAD典型应用案例手册》 J*AYZS-tSE Yjl:i*u/ 前 言 $4^h>x GLAD是由美国Applied Optics Research(AOR)公司开发的一款专业的物理光学软件,特别适用于激光领域各种光学现象的仿真和评估!软件的开发者George Lawrence教授长期在光学领域排名NO.1的美国亚利桑那州立大学任教,在物理光学特别是激光领域拥有三十多年的研究经验。目前GLAD软件已经被国内外众多研究机构和公司作为仿真评估工具广泛使用。 7f<@+& GLAD使用复振幅来描述光束,采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析,几乎能对所有类型的激光系统进行分析,或对物理光学系统做完整的端-对-端的分析处理,还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。 f'BmIFb# GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括:用于进行系统和光束初始化的命令;用于表征各类像差和相位屏的命令;用于表征各类传统光学元件的命令;用于表征各类非线性过程的命令;用于表征激光增益介质的命令;用于光束参数诊断的命令;用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。 }FX:sa?5 GLAD的应用领域包括:(1)包含传统光学元件,如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析;(2)光束质量的分析和评价;(3)二元衍射光学元件的分析;(4)各种波导的分析;(5)激光系统的分析:无源腔性能分析,含各类增益介质的有源腔分析;(6)多种非线性过程的模拟。 %zhSSB=BJ 为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能,熟悉GLAD的使用,本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读,希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。不当之处,敬请指正! X?(R!=a 目 录 z f>(Y7M 前言 1 z(#dL>d$' 1、传输中的相位因子与古伊相移 3 xlh<}Vtp 2、带有反射壁的空心波导 7 IGlM}
?x 3、二元光学元件建模 14 >gl.ILo 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 20 - rI4_Dl 5、大气像差与自适应光学 24 5v sn'=yN 6、热晕效应 27 V >~\~H2Y 7、部分相干光模拟 32 w{4#Q[ 8、谐振腔的优化设计 41 m\_v{1g 9、共焦非稳腔模拟仿真 45 p}Bh 10、非稳环形腔模拟 51 3{TE6&HIa 11、含有锥形反射镜的谐振腔 56 Z!4B=?( 12、体全息模拟 61 \VypkbE+ 13、利用全息图实现加密和解密 66 \FnR'ne 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 73
1DN 15、拉曼放大器 78 ?KE:KV[Y 16、瞬态拉曼效应 88 Zq:c2/\c} 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 95 Dv4 H^ 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 102 /03?(n= 3 19、光学参量振荡器 107 PtGFLM9R 20、激光二极管泵浦的固体激光器 112 _T;Kn'Gz(& 21、ZIG-ZAG放大器 120 DU-dIqi 22、多程放大器 131 Q<yvpT( 23、调Q激光器 151 :!FGvR6 24、光纤耦合系统仿真 159 K
28s<i` 25、相干增益模型 167 6zGeGW 26、谐振腔往返传输内的采样 178 Ql,WKoj* 27、光纤激光器 188 jY ;Hdb'' U}l=1B Sae*VvT6 新书《精通LASCAD 3.6》推出 o?I`n*u"X &egP3 /!60oV4p0 P~PM $e 目 录 MVEh<_ z9v70
q 第一章 LASCAD简介 1 |\)Y,~;P 1.1 创始人简介 1 (@bq@0g 1.2 主要功能 1 ET%F+ 1.3 主要客户 1 gj&5>brP 第二章 LASCAD的安装、启动以及系统要求 4 T iJ \J{ 2.1 LASCAD的安装 4 7Q~$&G 2.2 LASCAD的启动 4 -67!u; 2.3 LASCAD对于系统的配置要求 5 ?ea5k*#a 第三章 计算方法 6 y`cL3
xr4R 3.1 复高斯模式算法 6 cmY `$= 3.2 有限元分析法(FEA) 6 lQ4$d{m` 3.3 基于光束传输程序的物理光学代码(BPM) 6 *g4Uo{ 第四章 LASCAD的各窗口 8 J8[aVG 4.1 参数区窗口(Parameter Field) 8 7'ws: #pC 4.1.1 X平面参数(x-Plane Parameter) 8 om6`>I* 4.1.2 Y平面参数(y-Plane Parameter) 9 *r|13|k 4.1.3 光栏(Apertures) 9 ;Q[E>j?w= 4.1.4 常规参数(General) 10 zXxA" 4.1.5 光斑尺寸 10 \)2'+R 4.1.6 参数区(Parameter Field)窗口版面 11 :zpT Gk8Z 4.2 高斯模式图窗口 11 V=Z%y$1Bc 4.2.1 移动、插入和清理元件 13 tv;?W=&P 4.3 主窗口(LASCAD) 14 +^.xLTX`$ 4.3.1 下拉菜单 14 :]LW,Eql 4.3.1.1 文件(File) 14 5H(
]"C 4.3.1.2 打印(Print) 14 v7D0E[)~ 4.3.1.3 打印到文件(Print to File) 15 }Q-Tw,j 4.3.1.4 复制到剪切板(Copy to Clipboard) 15 'Hu+8,xA 4.3.1.5 视图(View) 15 },O7NSG<o 4.3.1.6有限元分析(FEA) 16 V3/OKI\o 4.3.1.7 CW激光功率(CW Laser Power) 16 ?DY6V;&F@f 4.4 新项目窗口(New Project) 17 }$* z:E 4.4.1 驻波谐振腔选项:(Standing Wave Resonator) 17 |_a^+!P 4.4.2 环形谐振腔选项:(Ring Resonator) 17 x$pz(Q&v 4.4.3 光外部束选项:(Option: External Beam) 18 <d{>[R) 第五章 FEA分析简介 19 U?Vik 5.1 FEA分析基本原理 19 .mxc~ 5.2 晶体、泵浦光束和材料参数窗口(Crystal, Pump Beam, and Material Parameters) 19 <irr.O 5.2.1 模型(Models) 19 v(,YqT>q@U 5.2.2 泵浦光(Pump Light) 20 "J`# 5.2.3 边界条件(Boundaries) 28 VuH}@ 5.2.4 材料参数(Material parameters) 28 +KIBbXF7 5.2.5 掺杂浓度和材料参数(Doping & Materials) 30 CU/Id`"tW 5.2.6 有限元分析选项 (FEA Options) 30 %d
/]8uO 5.3 泵浦光分布窗口(Pump Profile) 32 V0_^==Vs 5.4 二维数据模型和抛物线拟合窗口(2D Date Profile and Parabolic Fit) 32 Ol;"}3*Z* 5.5 三维视图窗口(3D Visualizer) 35 4UN|`'c 第六章 基于ABCD矩阵的稳定性分析 37 r_o\72 6.1 稳定性图表和稳定性判据窗口(Stability Diagram and Stability Criterions) 37 B.);Ju 6.2 在拖动条处的光束参量窗口(Beam Parameters at Drag Bar Position) 38 V]Uc@7S/ 6.3 外部光束的入射条件窗口(Starting Conditions of External Beam) 39 r]S"i$ 6.4 高斯模式分布窗口(Gaussian Mode Profile) 40 }xgs]\^,73 6.5 波前弯曲窗口(Window:Curvature of Phase Front) 41 \^lDd~MWG 第七章 激光器输出功率分析 42 %B\VY+ 7.1 激光输出功率窗口(Laser Power Output) 42 )W1[{? 7.2 准三能级激光器的参数窗口(Parameters for Quasi-3-Level Lasers) 46 uY3?(f# 第八章 动态多模分析(Dynamic Multimode Analysis (DMA)) 48 +77j2W_0 8.1 简介 48 C
*7x7|z 8.2 多模速率方程 48 +;q`A1 8.3 光栏和变反射率的反射镜 50 mw83 pU6 8.4 激光输出功率 51 1([?EfC 8.5 光束质量(Beam Quality) 52 _znpzr9H 8.6 Q开关分析(Q-Switch Analysis) 53 unr`.}A2> 8.6.1 脉冲形状 54 QO4eDSW 8.7 动态多模分析代码的图像用户界面(The GUI of the DMA Code) 55 8w~X4A, 8.7.1 高斯模式选项(Tab "Gaussian Modes") 55 ]hbrzvo 8.7.2 速率方程选项(Tab "Rate Equations") 56 T|5uywA| 8.7.3 连续操作(Tab “CW Operation”) 57 cHnd
gUW] 8.7.4 Q开关选项(Tab "Q-switch") 57 SOS|3q_` 8.7.5 光栏选项(Tab "Apertures") 58 _iu^VK,} 8.7.6 目录和文件管理 60 V@`%k]k 第九章 光束传输程序(Beam Propagation Method (BPM)) 62 /K<>OyR? 9.1 光束传输程序窗口(Beam Propagation Method) 62 k:&B
b" 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 )
gxN'z 9.3 腔迭代时的光束质量窗口(Beam Quality versus Cavity Iteration) 65 IYhn* 9.4 右端反射镜上的强度和相位窗口(Intensity and Phase at Right End Mirror) 65 NH'QMjL) 9.5本征频率光谱窗口(Spectrum of Eigenfrequencies) 66 ?VyiR40-Cx 9.6 本征模窗口(Eigenmodes) 66 [6nN]U~ Y 9.7 光束传输程序(BPM)代码窗口 66 !]&+g'aC3 第十章 综合案例 68 /@", 5U# 10.1含端面泵浦棒的激光谐振腔模拟 68 98CS|NEe 10.2 含侧面泵浦棒的激光谐振腔模拟 92 8(H!iKHe 10.3 Yb:YAG薄片激光器模拟 119 Qn/6gRLj 10.4 Yb:YAG薄片激光器动态多模分析和调Q运转模拟 133 YIHGXi<"n 附录A 吸收系数的计算 146 :T#f&|Gg; 附录B 演示(demo)版的限制 149 cq$_$jRx 附录C 不同版本数LASCAD的新功能 150 _ujhD .gCun_td# 以上两本激光类工具书,有兴趣扫码加微联系 WogCt,
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