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每周光学工具书推荐——激光软件工具书
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infotek
2023-04-24 08:45
每周光学工具书推荐——激光软件工具书
《GLAD典型案例手册》
<?iwi[S
[mk!]r
前言
s"]LQM1|
Ndx ]5
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。
X'>]z'0W
<%rG*vzi
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。
o%tvwv
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。
<:BhV82l
Lv ,Ls
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。
|+i?FYA\
)zVD!eG_9
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。
fM)R O7
不当之处,敬请指正!
i'9
l*yJU3PW
/CN^">|_
目录
fKAG+ t
前言 2
eq\{*r"DCK
1、传输中的相位因子与古伊相移 3
"V cG3.
2、带有反射壁的空心波导 7
l2!4}zI2
3、二元光学元件建模 14
1)M>vdrP
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
O<h`[1eUjS
5、大气像差与自适应光学 26
b9([)8
6、热晕效应 29
EkqsE$52
7、部分相干光模拟 34
%8+'L4
8、谐振腔的优化设计 43
"U&
9、共焦非稳腔模拟仿真 47
ef!V EtEOv
10、非稳环形腔模拟 53
pOip$Z
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
'?k*wEu
12、体全息模拟 63
|nj%G<
13、利用全息图实现加密和解密 68
C@L:m1fz
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
#3u;Ox
15、拉曼放大器 80
@4b"0ne}h
16、瞬态拉曼效应 90
"ND 7,rQ
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
(byFr9z
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
I=pTfkTT
19、光学参量振荡器 109
dYJW`Q;j.|
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114
*Ta*0Fr=9|
21、ZIG-ZAG放大器 122
E7axINca
22、多程放大器 133
gKS0!U
23、调Q激光器 153
M(S:&GOU
24、光纤耦合系统仿真 161
F 3}cVO2bY
25、相干增益模型 169
D{/GjFO
26、谐振腔往返传输内的采样 181
*Oo2rk nQ
27、光纤激光器 191
Z%MP:@z
GLAD案例索引手册
I/MYS5}
@K]D :MSS
目录
O- &>Dc
o% !a
目 录 i
>+fet ,
:\48=>
GLAD案例索引手册实物照片
Vo"\nj
GLAD软件简介 1
#f~#38_
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
[HK[{M=v=
Ex1a: 基本输入 2
;e_n7>'#%
Ex1b: RTF命令文件 3
B}YB%P_CWs
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
l>S~)FNwXJ
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
}S$]MY,*
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
icHc!m?
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
qI"@ PI!s
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
5B@+$D[0?3
Ex3: 单位选择 7
do%6P^qA
Ex4: 变量、表达式和数值面 7
"wT[LA9\
Ex5: 简单透镜与平面镜 7
FU~ Ip
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
ED @9,W0
Ex7: mirror/global命令 8
&jf :7y
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
o6ec\v!l-
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
U*=ebZno
Ex8b: 离轴单抛物面 12
Lu6!W
Ex8c: 椭圆反射镜 12
S=ebht=
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
{o4m3[C7=}
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
;2-,Xzz8
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
8AVM(d@
Ex10: 宏、变量和udata命令 17
TB4|dj-%
Ex11: 共焦非稳腔 17
J O`S
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
z'JtH^^Z
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
^c!"*L0E
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
iXMs*GcK
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
[&y{z-D>
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
]4yWcnf
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
Qq(/TA0$-
Ex13: 相位像差 20
6+e@)[l.zc
Ex13a: 各种像差的显示 21
sME3s-
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
nWfOiw-t
Ex14: 光束拟合 23
&%}6&PWi
Ex15: 拦光 24
>Q#_<IcI
Ex16: 光阑与拦光 24
^i2W=A'P
Ex17: 拉曼增益器 25
r:2G 11[
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
+HQX]t:Y
Ex19: 会聚光束的拉曼过程,简单动力学分步法 26
3G dWq*
Ex20: 利用wave4的拉曼放大,准直光束 28
%:sQ[^0
Ex21: 利用wave4的四波混频,准直光几何传输 29
Tf)qd\
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
7/w)^&8
Ex23: 利用wave4的四波混频,会聚光束 30
9"KEHf!
Ex24: 大气像差与自适应光学 31
61HU_!A8S
Ex24a: 大气像差 32
UYn5Pix
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
/mX/ "~
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
/\V-1 7-
Ex25: 地对空激光通讯系统 32
K>Dn#"{Y
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
i<l_z&
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
6Lr G+p`
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
D.9qxM"Z>
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
j]#qq]c
Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
Cb5;l~}L
Ex28: 相位阵列 35
9aFu51
Ex28a: 相位阵列 35
qR/~a
Ex28b: 11×11的转向激光阵列,阻尼项控制 35
lO! Yl:;m%
Ex29: 带有风切变的大气像差 35
F~2bCy[Z
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
Z1 %"w*U
Ex31: 热晕效应 36
:a @_GIC
Ex31a: 无热晕效应传输 37
ov*?[Y7|~
Ex31b: 热晕效应,无动力制冷 37
V6P2W0m
Ex31c: 热晕效应,动力制冷和像差 37
'/%]B@!
Ex32: 相位共轭镜 37
d _)5Ks}
Ex33: 稳定腔 38
S<H2e{~
Ex33a: 半共焦腔 38
mN?y\GB
Ex33b: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,理想透镜 39
D^8]+2r
Ex33c: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,透镜组 39
n]^zIe^6
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
L_3Ao'SA
Ex33e1: 相干注入,偏心光输入(1) 40
Fcz7
Ex33e2: 相干注入,偏心光输入(2) 40
7yM=$"'d
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
v1h\ 6r'
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
)voJq\Y)%
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
Hd]o?q\
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
d$qivct
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
/.P9n9
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
Z;Q2tT/F
Ex33l: 谐振腔耦合 43
$p:RnH\H1
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
R8|H*5T?+
Ex34: 单向稳定腔 45
wV8_O)[
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
C{(&Yy"
Ex35a: 分布式传输,孔径划分方法 51
*?bOH5$@Nw
Ex35b: 分布式传输,入射光中添加相位光栅 53
T% 74JRQ
Ex35c: 分布式传输,折射面上添加相位光栅 54
""$vaqt
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
}z%fQbw
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
'. 5&Z
Ex36: 有限差分传播函数 57
uH*moVw@5
Ex36a: FDP与软孔径 58
prtNfwJz1j
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
yp}J+/PX}
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
3v\69s
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
a',6WugIP
Ex37b: 偏振,表面极化效应 60
O0^m_
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
FQY{[QvF~
Ex37d: 偏振,古斯-汉欣位移(1) 61
r@")MOGc
Ex37e: 偏振,采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移(2) 61
HiAj3
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
Ckd j|
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
WH|TdU$V
Ex38: 剪切干涉仪
WB)pE'5
tb$I8T
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62Ex40: 相位共轭,有限相互作用长度 64
Sc b'
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
dfy]w4ETB
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
Qa`+-Wu8
Ex45: 环形非稳腔,工作物质具有聚焦性质 66Ex46: 光束整形滤波器 68
'q>2WP|UY9
Ex47: 增益片的建模 68Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
xER-TT#S
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器,单步骤 70
{Kh^)oYdd
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70Ex47e: 点对点控制增益与饱和,多光束的饱和 70
(KG2X
Ex48: 倍频 70Ex49: 单模的倍频 71
e= { ?d6
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
^^ >j2=
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
74_':,u;]~
Ex52: 锥像差 72Ex53: 厄米高斯函数 74
qa-%j +
Ex53a: 厄米高斯多项式 75Ex53b: 径向偏振光的建构,HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
_2Zc?*4
Ex54: 拉盖尔函数 75Ex55: 远场中的散斑效应 75
u~rPqBT{d3
Ex56: F-P腔与相干光注入 75Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
8'WoG]E_
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面,峰值出现在140° 76Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
Z FIy
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)(续) 76
fQm3D%
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
C#qF&n
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,无吸收情况 79
cr,fyAvX
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,有吸收情况 79Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,比尔定律与自聚焦 79
n4XEyCrD
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,吸收、自聚焦、像差 79Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
Vh ?5
Ex59a: 焦平面上的球差,有拦光 80Ex59b: 焦平面上的球差,无拦光 80
oU l0w~Xn
Ex59c: 2f透镜,焦平面扫描 80Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
g)dKXsy(F
Ex60a: 对散焦的简单优化 80Ex60b: 优化的数值验证,数值目标 81
O0l1AX"
Ex60c: 优化的数值验证,阵列目标 81Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化,数值验证 81
`.i #3P
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化,内置函数 81Ex61: 对加速模型评估的优化 82
J]W? Vvv
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82Ex62a: 平面波光栅,小的遮光片的影响 85
[_T6
Ex62b: 平面波光栅,第二个光栅的影响 85Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
8u%rh[g'
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85Ex65: 非相干成像与光学传递函数(OTF) 85
8Y"R@'~
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
>//yvkZ9,
Ex67a: 六边形透镜阵列 88Ex67b: 矩形透镜阵列 88
lvOM1I
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88Ex67d: 矩形柱透镜 88
r S>@>8k2,
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
OYyF*F&S[
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88Ex67h: N×N的激光二极管阵列,高斯型包络面 88
4V<.:.k
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔,工作波长为1μ 89
y$Fk0s*>
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
k1'd';gQ
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
%y)]Q|
Ex69c: 速率方程与单步骤 92Ex69d: 半导体增益 92
fQU5' wGp
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
]FNe&o1zX
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
=Q,D3F -+f
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
ffW-R)U|3
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
5Lm-KohT'
Ex71: 纹影系统 94Ex72: 测试ABCD等价系统 94
g& ou[_A
Ex73: 动态存储测试 95Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
!c"EgP+
Ex75: 锥面镜 95Ex75a: 无焦锥面镜,左出左回 95
TO&^%d
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
:jAsm[
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
:jy}V'bn$
。。。。。。。。
yi8AzUW cW
B.A;1VE5
新书《精通LASCAD 3.6》推出
[attachment=117432]
/H?) qk
FwE<_hq//
目 录
18^K!:Of
1@t8i?:h
第一章 LASCAD简介 1
FKtG
1.1 创始人简介 1
nt%fJ k
1.2 主要功能 1
c!kz wc(
1.3 主要客户 1
w7E#mdW
第二章 LASCAD的安装、启动以及系统要求 4
kXWC o6?
2.1 LASCAD的安装 4
ZcHd.1fXh
2.2 LASCAD的启动 4
(M?VB*sm0
2.3 LASCAD对于系统的配置要求 5
>Qqxn*O
第三章 计算方法 6
a51}~V1
3.1 复高斯模式算法 6
5g`J}@"k
3.2 有限元分析法(FEA) 6
qgs:9V xF
3.3 基于光束传输程序的物理光学代码(BPM) 6
Y .E.(\
第四章 LASCAD的各窗口 8
[F!h&M0z
4.1 参数区窗口(Parameter Field) 8
!gL1
4.1.1 X平面参数(x-Plane Parameter) 8
4j}.=u* X7
4.1.2 Y平面参数(y-Plane Parameter) 9
F0wW3+G
4.1.3 光栏(Apertures) 9
A 4*D3\>%u
4.1.4 常规参数(General) 10
\=[38?QOY
4.1.5 光斑尺寸 10
%(S!/(LWW
4.1.6 参数区(Parameter Field)窗口版面 11
th{ie2$
4.2 高斯模式图窗口 11
cm8co
4.2.1 移动、插入和清理元件 13
b\^1P;!'W
4.3 主窗口(LASCAD) 14
8lyNg w1
4.3.1 下拉菜单 14
*Z+U}QhHD6
4.3.1.1 文件(File) 14
g*-}9~
4.3.1.2 打印(Print) 14
sDvy(5
4.3.1.3 打印到文件(Print to File) 15
2J Wp5
4.3.1.4 复制到剪切板(Copy to Clipboard) 15
iOk`_LG#
4.3.1.5 视图(View) 15
Ax 4R$P.]u
4.3.1.6有限元分析(FEA) 16
7H4\AG\>
4.3.1.7 CW激光功率(CW Laser Power) 16
VVEJE$
4.4 新项目窗口(New Project) 17
;Za^).=
4.4.1 驻波谐振腔选项:(Standing Wave Resonator) 17
-M+o;
4.4.2 环形谐振腔选项:(Ring Resonator) 17
y#P_ }Kfo
4.4.3 光外部束选项:(Option: External Beam) 18
p m<K6I
第五章 FEA分析简介 19
<vzU}JA\
5.1 FEA分析基本原理 19
&Z}}9dd
5.2 晶体、泵浦光束和材料参数窗口(Crystal, Pump Beam, and Material Parameters) 19
K<k\A@rv8H
5.2.1 模型(Models) 19
rcf#8
5.2.2 泵浦光(Pump Light) 20
=y^g*9}_
5.2.3 边界条件(Boundaries) 28
djn<