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《GLAD典型应用案例手册》 rTgCmr'& &6yh4-(7 前 言 U1Z.#ETnM 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。 RkrZncBgV< 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。 {NS6y \, 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。 exnFy- 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。 Yb~[XS |p 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! L*rND15 目 录 ;Tn$c70 前言 1 G<S(P@ss 1、传输中的相位因子与古伊相移 3 tY1M7B^~ 2、带有反射壁的空心波导 7 ;~2RWj=- 3、二元光学元件建模 14 W[dK{?RB 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 20 TT'sO[N[ 5、大气像差与自适应光学 24 +E{'A7im8= 6、热晕效应 27 )_|;h2I 7、部分相干光模拟 32 O e-FI+7 8、谐振腔的优化设计 41 &Ow[ 9、共焦非稳腔模拟仿真 45 u; c)Tt 10、非稳环形腔模拟 51 E&}@P0^ 11、含有锥形反射镜的谐振腔 56 J`&*r;""V 12、体全息模拟 61 e~NEyS~3 13、利用全息图实现加密和解密 66 O,&nCxB] 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 73 |Sne\N>% 15、拉曼放大器 78 &L88e\
c+ 16、瞬态拉曼效应 88 :U,n[.$5' 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 95 aCq ) hR 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 102 wRa$b 19、光学参量振荡器 107 yc#0c[ZQu 20、激光二极管泵浦的固体激光器 112 yBd#*3K1 21、ZIG-ZAG放大器 120 N3_rqRd^ 22、多程放大器 131 *gq~~(jH 23、调Q激光器 151 'Mfn:n+ 24、光纤耦合系统仿真 159 V<ZohB?y 25、相干增益模型 167
q&j4PR{ 26、谐振腔往返传输内的采样 178 XIg GE)n 27、光纤激光器 188 eQiK\iDS xJQ-k/` N^ )\+*tf1 新书《精通LASCAD 3.6》推出 yX^/Oc@j tp6-j`7u W[+=_B q_h=O1W 目 录 M<4tjVQ6 9^ DXw! 第一章 LASCAD简介 1 =B0#z]qu 1.1 创始人简介 1 d]89DdZk 1.2 主要功能 1 |f:1Br 1.3 主要客户 1 k>2tC< 第二章 LASCAD的安装、启动以及系统要求 4 j9V*f
HK 2.1 LASCAD的安装 4 R-L*N$@! 2.2 LASCAD的启动 4 XLog+F$` 2.3 LASCAD对于系统的配置要求 5 8PR1RCJ 第三章 计算方法 6 s+EJXoxw 3.1 复高斯模式算法 6 :`pgdn 3.2 有限元分析法(FEA) 6 8lI'[Y?3. 3.3 基于光束传输程序的物理光学代码(BPM) 6 jD`p;#~8 第四章 LASCAD的各窗口 8 "kS(b4^ 4.1 参数区窗口(Parameter Field) 8 $CgJ+ua\8 4.1.1 X平面参数(x-Plane Parameter) 8 {^Y0kvnd 4.1.2 Y平面参数(y-Plane Parameter) 9 -f{NVX\<0 4.1.3 光栏(Apertures) 9 'aW}&!H M 4.1.4 常规参数(General) 10 4axc05 4.1.5 光斑尺寸 10 h#Z5vH 4.1.6 参数区(Parameter Field)窗口版面 11 q ,C)AZ 4.2 高斯模式图窗口 11 P?.j
w I 4.2.1 移动、插入和清理元件 13 *0*1.>Vg 4.3 主窗口(LASCAD) 14 )L,.KO 4.3.1 下拉菜单 14 [m}58?0~x 4.3.1.1 文件(File) 14 c{qoASc? 4.3.1.2 打印(Print) 14 Xy0KZ ! 4.3.1.3 打印到文件(Print to File) 15 M%\=Fb 4.3.1.4 复制到剪切板(Copy to Clipboard) 15 /3(|P 4.3.1.5 视图(View) 15 L\CufAN 4.3.1.6有限元分析(FEA) 16 m(CbMu 4.3.1.7 CW激光功率(CW Laser Power) 16 3I" <\M4x 4.4 新项目窗口(New Project) 17 `4@_Y< 4.4.1 驻波谐振腔选项:(Standing Wave Resonator) 17 uT#MVv~ . 4.4.2 环形谐振腔选项:(Ring Resonator) 17 8[z<gxP`? 4.4.3 光外部束选项:(Option: External Beam) 18 |i}5vT78 第五章 FEA分析简介 19 Zx1 I&K\Cd 5.1 FEA分析基本原理 19 q h+c}"4m 5.2 晶体、泵浦光束和材料参数窗口(Crystal, Pump Beam, and Material Parameters) 19 qoifzEc`U 5.2.1 模型(Models) 19 lT<4c5% 5.2.2 泵浦光(Pump Light) 20 ^GyGh{@,f 5.2.3 边界条件(Boundaries) 28 C6!P8qX 5.2.4 材料参数(Material parameters) 28 T%opkyP>= 5.2.5 掺杂浓度和材料参数(Doping & Materials) 30 b8>2Y'X 5.2.6 有限元分析选项 (FEA Options) 30 5bfd8C 5.3 泵浦光分布窗口(Pump Profile) 32 uoryxKRjc~ 5.4 二维数据模型和抛物线拟合窗口(2D Date Profile and Parabolic Fit) 32 ~ sC< V 5.5 三维视图窗口(3D Visualizer) 35 VSxls 第六章 基于ABCD矩阵的稳定性分析 37 2I!L+j_ 6.1 稳定性图表和稳定性判据窗口(Stability Diagram and Stability Criterions) 37 Tej&1'G 6.2 在拖动条处的光束参量窗口(Beam Parameters at Drag Bar Position) 38 6F@2:]W 6.3 外部光束的入射条件窗口(Starting Conditions of External Beam) 39 SEL7,8 Hm 6.4 高斯模式分布窗口(Gaussian Mode Profile) 40 pE^j Uxk6 6.5 波前弯曲窗口(Window:Curvature of Phase Front) 41 |x
Nd^ 第七章 激光器输出功率分析 42 ThvVLK 7.1 激光输出功率窗口(Laser Power Output) 42 aDae0$lc.S 7.2 准三能级激光器的参数窗口(Parameters for Quasi-3-Level Lasers) 46 ,.g9HO/R1 第八章 动态多模分析(Dynamic Multimode Analysis (DMA)) 48 9rCvnP= 8.1 简介 48 #?V7kds] 8.2 多模速率方程 48 G;'=#c
^ 8.3 光栏和变反射率的反射镜 50 Y!+q3`-%T 8.4 激光输出功率 51 !6d6b@Mv 8.5 光束质量(Beam Quality) 52 T VuDK 8.6 Q开关分析(Q-Switch Analysis) 53 Q)H1\ 8.6.1 脉冲形状 54 w`77E= 8.7 动态多模分析代码的图像用户界面(The GUI of the DMA Code) 55 #Q6.r.3@x 8.7.1 高斯模式选项(Tab "Gaussian Modes") 55 #wvmVB. 5~ 8.7.2 速率方程选项(Tab "Rate Equations") 56 ](z?zDk 8.7.3 连续操作(Tab “CW Operation”) 57 iJr 1w&GL$ 8.7.4 Q开关选项(Tab "Q-switch") 57 #U=}Pv~wM 8.7.5 光栏选项(Tab "Apertures") 58 h/AL`$ 8.7.6 目录和文件管理 60 v4YY6?4 第九章 光束传输程序(Beam Propagation Method (BPM)) 62 bM9:h 9.1 光束传输程序窗口(Beam Propagation Method) 62 2&k5X-Y 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 fG^#G/n2 9.3 腔迭代时的光束质量窗口(Beam Quality versus Cavity Iteration) 65 -%h0`hOG{ 9.4 右端反射镜上的强度和相位窗口(Intensity and Phase at Right End Mirror) 65 %"1*,g{ 9.5本征频率光谱窗口(Spectrum of Eigenfrequencies) 66 =>_k ;x 9.6 本征模窗口(Eigenmodes) 66 RjOQSy3 9.7 光束传输程序(BPM)代码窗口 66 1l~(J:DT 第十章 综合案例 68 c'678!r9 P 10.1含端面泵浦棒的激光谐振腔模拟 68 og! d 10.2 含侧面泵浦棒的激光谐振腔模拟 92 tR;? o,T 10.3 Yb:YAG薄片激光器模拟 119 ?
7H'#l 10.4 Yb:YAG薄片激光器动态多模分析和调Q运转模拟 133 TsX(=N_ 附录A 吸收系数的计算 146 XQH
wu 附录B 演示(demo)版的限制 149 M<
T[%)v 附录C 不同版本数LASCAD的新功能 150 ,z*-93H1 ]Q%|69H}B 以上两本激光类工具书,有兴趣扫码加微联系 Yy_o*Ozq
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