每周光学工具书推荐——激光软件工具书

《GLAD典型案例手册》 Ar7vEa81  

+RQlMAB   前言 O&!>C7   Qc#<RbLL   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。 |K| c   Uq `B#JI   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。 ~f0Bu:A)   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。 SjV;& 1Z/   tNg}:a|J   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。 Zc(uK{3W-   ]f#ZU{A'mt   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。 z40uY] Ck   不当之处，敬请指正！ O`5PX(J1&   uoR_/vol8   ?RJ )u   目录 ^_ L'I%%[   前言 2 z[Xs=S!]I   1、传输中的相位因子与古伊相移 3 =UYZ){rt9E   2、带有反射壁的空心波导 7 H(9%SP@[c   3、二元光学元件建模 14 S]mXfB(mh   4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 ~c~N _b   5、大气像差与自适应光学 26 K n%[&   6、热晕效应 29 \)'s6>58|   7、部分相干光模拟 34 ~6L\9B)   8、谐振腔的优化设计 43 |1C=Ow*"   9、共焦非稳腔模拟仿真 47 IoWh&(+KdH   10、非稳环形腔模拟 53 b!Pz~faXD   11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 BC0SSR@e   12、体全息模拟 63 4%>iIPXi.(   13、利用全息图实现加密和解密 68 (4=NKtA^G   14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 |LA@guN   15、拉曼放大器 80 L;$Gn "7~   16、瞬态拉曼效应 90 B 3<T#   17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 m[7@l   18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 q66!xhp;?   19、光学参量振荡器 109 8$9<z   20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 %_C!3kKv~   21、ZIG-ZAG放大器 122 GyQu?`   22、多程放大器 133 78&(>8@m   23、调Q激光器 153 {#"[h1   24、光纤耦合系统仿真 161 >KXSb@   25、相干增益模型 169 W@U<GF1   26、谐振腔往返传输内的采样 181 /KGVMBifM   27、光纤激光器 191

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GLAD案例索引手册 TpXbJ]o9  

)Zud|%L   目录 j6<o,0P   sbn|D\p   目   录 i ~k>H4hV3   x9S~ns+r   GLAD案例索引手册实物照片 @%Y$@Qb{   GLAD软件简介 1 <^>O<P:v   Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 6t@kft>Nv   Ex1a: 基本输入 2 )fSO|4   Ex1b: RTF命令文件 3 pIcvsd   Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 !9w3/Gthj   Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 sk*AlSlM   Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 USBU?WDt   Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 <NRW^#g<x   Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 &ru2&Sz   Ex3: 单位选择 7 > Q[L,I   Ex4: 变量、表达式和数值面 7 17IT:T,'   Ex5: 简单透镜与平面镜 7 _Q&O# f   Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 b {fZU?o   Ex7:  mirror/global命令 8 n?uVq6c   Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 ;Z:zL^rvn   Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 3i1e1Lj1   Ex8b: 离轴单抛物面 12 ]6JI((   Ex8c: 椭圆反射镜 12 K(bid0Y   Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 es]S]}JV   Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 O#[+= ^   Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 2^Y@e=^A   Ex10: 宏、变量和udata命令 17 =e\E{K'f@   Ex11: 共焦非稳腔 17 =)tU]kp   Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 3O %u?   Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 ['1JNUX   Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 66RqjP '2   Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 @N^?I*|u   Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 }t.J;(ff:   Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 PeCU V6   Ex13: 相位像差 20 bWp4 0&vx   Ex13a: 各种像差的显示 21 `*?8<Vm   Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 \~j6}4XS1.   Ex14: 光束拟合 23 Wk3R6 V   Ex15: 拦光 24 "^?|=sQ   Ex16: 光阑与拦光 24 dt -EY   Ex17: 拉曼增益器 25 St9+/Md=jQ   Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 H{&o_   Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 f(=3'wQ   Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 KBVW<;C$   Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 <hG] f%   Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 <$m=@@qg   Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 #p<1@,   Ex24: 大气像差与自适应光学 31 x[%z \   Ex24a: 大气像差 32 P?QVT;]   Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 K8>-%ns   Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 s+mNr3   Ex25: 地对空激光通讯系统 32 /%O+]#$`0   Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 E]Wnl\Be   Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 <<Zt.!hS   Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 $inpiO|s   Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 1rhEk|pGZ   Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35 ZAKNyA2   Ex28: 相位阵列 35 L H>oG$a   Ex28a: 相位阵列 35 ZH o#2{F   Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 e G8Zn<:s   Ex29: 带有风切变的大气像差 35 ^Ob#B!=   Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 '3n?1x   Ex31: 热晕效应 36 ;{@jj0h;   Ex31a: 无热晕效应传输 37 f[S$Gu4-   Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 H2EKr#(   Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 [X9s\H   Ex32: 相位共轭镜 37 'a&( r;   Ex33: 稳定腔 38 oh>X/uj   Ex33a: 半共焦腔 38 ZH@BHg|}H   Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 hSBR9g   Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 |{)SLvlJl   Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 &DUt`Dr w   Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 .JkcCEe{G   Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 ^F}HWpF_   Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 (YOp   Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 jg,oGtRz   Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 6Vq]AQx   Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 C`)n\?:Sth   Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 #zRT   Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 -Odk'{nW   Ex33l: 谐振腔耦合 43 T(n<@Ac]V   Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 7mUpn:U   Ex34: 单向稳定腔 45 J}c`\4gD   Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 d{~5tv- H   Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 @(;zU~l/   Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 'yrU_k,h   Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 !;[cm|<E   Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 QvPG 6A]T   Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 ;,z[|"y   Ex36: 有限差分传播函数 57 #5Zf6w   Ex36a: FDP与软孔径 58 ]GSs{'UhB   Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 3n\eCdV-b<   Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 b[mAkm?9+1   Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 W ix/Az   Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 jjs1Vj1@<   Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 C>1fL6ct   Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 |fQl0hL   Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 d;Uzl1;   Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 c5jd q[0   Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 d8Keyi8[   Ex38: 剪切干涉仪 5LPyPL L   ^p'iX4M   Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 |C MKY   Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 =z=$S]qN   Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 (3H'!P7|~   Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66Ex46: 光束整形滤波器 68 qTG Ei   Ex47: 增益片的建模 68Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 01UEd8   Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 *2$I, ~(P   Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 0cd`. ZF   Ex48: 倍频 70Ex49: 单模的倍频 71 w]BZgF.   Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 W?*]'0   Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 ]A;{D~X^w   Ex52: 锥像差 72Ex53: 厄米高斯函数 74 I 0/enL   Ex53a: 厄米高斯多项式 75Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 %*>ee[^L ,   Ex54: 拉盖尔函数 75Ex55: 远场中的散斑效应 75 ZTq"SQ>ym   Ex56: F-P腔与相干光注入 75Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 9c/&+j   Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 #i#4h<R   Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 W6b5elH@   Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 h4j{44MT   Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 $m.e}`7SF!   Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 N*k`'T   Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 YW|KkHi*   Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 ql|ksios   Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 HJ&|&tT   Ex60a: 对散焦的简单优化 80Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 D@M ZTb   Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 XT n`$}nz   Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81Ex61: 对加速模型评估的优化 82 [Rqv49n*V   Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 w(sD}YA)   Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 nm!5L[y!0   Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 GzJ("RE0)v   Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 gtc U'4~   Ex67a: 六边形透镜阵列 88Ex67b: 矩形透镜阵列 88 SiD [54OM   Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88Ex67d: 矩形柱透镜 88 U%swqle4   Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 H;QE',a9+i   Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 8x`?Yc   Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 ) o)k~6uT   Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 Ha U6`IP   Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 M_o<6C   Ex69c: 速率方程与单步骤 92Ex69d: 半导体增益 92 1>JUI5 {   Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93Ex69f: 速率方程的数值举例 93 C *\ =Q   Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 DI P(   Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93Ex69j: 稳态速率方程的解 93 SA5 g~{"   Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93Ex70: Udata命令的显示 93 $ )L=MEdx   Ex71: 纹影系统 94Ex72: 测试ABCD等价系统 94 0?D`|x_   Ex73: 动态存储测试 95Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 [ V\0P,l   Ex75: 锥面镜 95Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 eiL  ;   Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 CS:"F) at   Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 rek 89.p   。。。。。。。。 3Mvm'T:[   -y8?"WB(b   新书《精通LASCAD 3.6》推出[attachment=117432] [SluYmW   KL2#Bm_   目  录 qOyg&]7   pRt=5WZ   第一章 LASCAD简介 1 vJX3fE}F   1.1 创始人简介 1 D ^ mfWJS   1.2 主要功能 1 ] ~;x$Z)   1.3 主要客户 1 8vhg{L..   第二章 LASCAD的安装、启动以及系统要求 4 Iz'*^{Ssm   2.1 LASCAD的安装 4 O-rHfIxY   2.2 LASCAD的启动 4 &E@8 z&   2.3 LASCAD对于系统的配置要求 5 #d+bld\   第三章 计算方法 6 L-7?:   3.1 复高斯模式算法 6 UjNe0jt%s   3.2 有限元分析法（FEA） 6 ={Bcbj{   3.3 基于光束传输程序的物理光学代码（BPM） 6 p'lL2n$E   第四章 LASCAD的各窗口 8 6}aIb.j   4.1 参数区窗口（Parameter Field） 8 p[E}:kak_-   4.1.1 X平面参数（x-Plane Parameter） 8 uG1)cm B}   4.1.2 Y平面参数（y-Plane Parameter） 9 f'hrS}e   4.1.3 光栏（Apertures） 9 s~ZLnEb   4.1.4 常规参数（General） 10 beLT4~Z=   4.1.5 光斑尺寸 10 MHs2UN   4.1.6 参数区（Parameter Field）窗口版面 11 icq!^5BzL   4.2 高斯模式图窗口 11 Cr?|bDv}o   4.2.1 移动、插入和清理元件 13 [.M<h^xrB   4.3 主窗口（LASCAD） 14 ,KXS6:1%5Y   4.3.1 下拉菜单 14 z1LN|+\}   4.3.1.1 文件（File） 14 WoP5[.G   4.3.1.2 打印（Print） 14 ),#%jc2_^   4.3.1.3 打印到文件（Print to File） 15 IM aa#8,   4.3.1.4 复制到剪切板（Copy to Clipboard） 15 D 0'L   4.3.1.5 视图（View） 15 FLT4:B7   4.3.1.6有限元分析（FEA） 16 o!q3+Pp;}   4.3.1.7 CW激光功率（CW Laser Power） 16 Pr |u_^   4.4 新项目窗口（New Project） 17 3b1;f)t   4.4.1 驻波谐振腔选项：（Standing Wave Resonator） 17 hn:   4.4.2 环形谐振腔选项：（Ring Resonator） 17 >w,o|   4.4.3 光外部束选项：（Option: External Beam） 18 i:9f#   第五章 FEA分析简介 19 muMb pF   5.1  FEA分析基本原理 19 FerQA9K)x   5.2 晶体、泵浦光束和材料参数窗口（Crystal, Pump Beam, and Material Parameters） 19 ]L/h,bVI1   5.2.1 模型（Models） 19 (*{Y#XD{   5.2.2 泵浦光（Pump Light） 20 #t.) 4$   5.2.3 边界条件（Boundaries） 28 3l w KV   5.2.4 材料参数（Material parameters） 28 ,{"%-U#z   5.2.5 掺杂浓度和材料参数（Doping & Materials） 30 Gqe?CM   5.2.6 有限元分析选项 （FEA Options） 30 MeD}S@H   5.3 泵浦光分布窗口（Pump Profile） 32 2g>4fZ   5.4 二维数据模型和抛物线拟合窗口（2D Date Profile and Parabolic Fit) 32 pLB~{5u>;-   5.5 三维视图窗口（3D Visualizer） 35 _wMc7`6F   第六章 基于ABCD矩阵的稳定性分析 37  V6opV&   6.1 稳定性图表和稳定性判据窗口（Stability Diagram and Stability Criterions） 37 oD_n+95B   6.2 在拖动条处的光束参量窗口（Beam Parameters at Drag Bar Position） 38 2=P.$Kx   6.3 外部光束的入射条件窗口（Starting Conditions of External Beam） 39 V`F]L^m=L   6.4 高斯模式分布窗口（Gaussian Mode Profile） 40 T#ktC0W]h   6.5 波前弯曲窗口（Window：Curvature of Phase Front） 41 u4 ##*m   第七章 激光器输出功率分析 42 FW](GWp`:   7.1 激光输出功率窗口（Laser Power Output） 42 ZCdlTdY    7.2 准三能级激光器的参数窗口（Parameters for Quasi-3-Level Lasers） 46 j<H5i}   第八章 动态多模分析（Dynamic Multimode Analysis (DMA)） 48 V1[Cc?o   8.1 简介 48 -0Ws3   8.2 多模速率方程 48 xq#YBi,   8.3 光栏和变反射率的反射镜 50 tOQ29 47zk   8.4 激光输出功率 51 \UBTNY,   8.5 光束质量（Beam Quality） 52 3em&7QM   8.6  Q开关分析（Q-Switch Analysis） 53 _!vxX]   8.6.1 脉冲形状 54 uVnbOqR<X   8.7 动态多模分析代码的图像用户界面（The GUI of the DMA Code） 55 }n!$)W*?   8.7.1 高斯模式选项（Tab "Gaussian Modes"） 55 dj>ZHdTn   8.7.2 速率方程选项（Tab "Rate Equations"） 56 \Y37wy4   8.7.3 连续操作（Tab “CW Operation”） 57 ,;RAPT4   8.7.4 Q开关选项（Tab "Q-switch"） 57 j c%   8.7.5 光栏选项（Tab "Apertures"） 58 %9bf^LyD   8.7.6 目录和文件管理 60 $~$NQe!/   第九章 光束传输程序（Beam Propagation Method (BPM)） 62 ]+C;C   9.1 光束传输程序窗口（Beam Propagation Method） 62 kU*Fif   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 dRl*rP/   9.3 腔迭代时的光束质量窗口（Beam Quality versus Cavity Iteration） 65 X\\c=[#8-   9.4 右端反射镜上的强度和相位窗口（Intensity and Phase at Right End Mirror） 65 KwEyMR!   9.5本征频率光谱窗口（Spectrum of Eigenfrequencies） 66 w(>mP9Cb   9.6 本征模窗口（Eigenmodes） 66 ~"eQPTd   9.7 光束传输程序（BPM）代码窗口 66 [(*ObvEF   第十章 综合案例 68 O,$ ?Pj6   10.1含端面泵浦棒的激光谐振腔模拟 68 \FE   10.2 含侧面泵浦棒的激光谐振腔模拟 92 W3AtO   10.3 Yb:YAG薄片激光器模拟 119 6),U(e%   10.4 Yb:YAG薄片激光器动态多模分析和调Q运转模拟 133 e}F1ZJz   附录A 吸收系数的计算 146 `5J`<BPs   附录B 演示（demo）版的限制 149 M/!5r   附录C 不同版本数LASCAD的新功能 150 G54,`uz2   %jS#DVxBR

UW!*=?h   $w:7$:k   有兴趣可以扫码加微联系[attachment=117433]