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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》
)+Pus~w
dj%!I:Q>u
前言
M',?u
%;!.n{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。
Ax}JLPz5'
\fe]c :
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。
Flb&B1
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。
c&Q$L }
I%Z
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。
HxI" 8A
TD_Oo-+\
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。
OZ;*JR:
不当之处,敬请指正!
93hxSRw
bg0Wnl
\73ch
目录
5F"jkd+
前言 2
> Nr#O
1、传输中的相位因子与古伊相移 3
)!T/3|C
2、带有反射壁的空心波导 7
x,V r=FB
3、二元光学元件建模 14
BDVtSs<7
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
.N(p=9
5、大气像差与自适应光学 26
$ME)#(
6、热晕效应 29
0m ? )ROaJ
7、部分相干光模拟 34
9cm#56
8、谐振腔的优化设计 43
TS5Q1+hWHV
9、共焦非稳腔模拟仿真 47
u#SWj,X
10、非稳环形腔模拟 53
T[A69O]v
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
LOJAWR9$^U
12、体全息模拟 63
rVsJ`+L
13、利用全息图实现加密和解密 68
>o,TZc\
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
GPkpXVm
15、拉曼放大器 80
,Y48[_ymm
16、瞬态拉曼效应 90
Y nZiTe@
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
J$v?T$LVw
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
DlNX 3
19、光学参量振荡器 109
:\U{_@?`%
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114
W@!S%Y9
21、ZIG-ZAG放大器 122
GuL<Z1<c
22、多程放大器 133
#3d(M
23、调Q激光器 153
6LZ;T.0o
24、光纤耦合系统仿真 161
`@s^(hc7i
25、相干增益模型 169
-Y;3I00(
26、谐振腔往返传输内的采样 181
L j$;:/G
27、光纤激光器 191
gPc=2
GLAD案例索引手册
7=, ; h
29q _BR *:
目录
{[ >Kob1
2GStN74X r
目 录 i
4xJQ!>6
=mmWl9'mJ
GLAD案例索引手册实物照片
!0E&@X:-
GLAD软件简介 1
/H+a0`/
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
#cLBQJq
Ex1a: 基本输入 2
pY$Q
Ex1b: RTF命令文件 3
n{SJ_S#a.a
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
76` .Y
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
dAe')N:KPI
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
!5?<% *
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
^/=KK:n~
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
6\S~P/PkE
Ex3: 单位选择 7
ua `RJ
Ex4: 变量、表达式和数值面 7
7T'B6`-Ox
Ex5: 简单透镜与平面镜 7
3DG_QVg^v
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
^y4Z+Gu[
Ex7: mirror/global命令 8
S#[j )U-
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
5nVt[Puw
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
/JU.?M35
Ex8b: 离轴单抛物面 12
]jRfH(i
Ex8c: 椭圆反射镜 12
?b5^
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
c_l"I9M#r
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
{cw /!B
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
EAby?51+
Ex10: 宏、变量和udata命令 17
f'3$9x
Ex11: 共焦非稳腔 17
_n\GNUA
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
?@ $r
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
9@)O_@=
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
Q.c\/&
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
E q+_&Wk
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
B^jc3 VsR
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
efE.&]
Ex13: 相位像差 20
b*Q&CL
Ex13a: 各种像差的显示 21
mU9kVx1+
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
%GIr&V4|
Ex14: 光束拟合 23
01(AK% e
Ex15: 拦光 24
_2 osV[e
Ex16: 光阑与拦光 24
Xm2z}X(%
Ex17: 拉曼增益器 25
'(jG[ry&T
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
c-FcEW
Ex19: 会聚光束的拉曼过程,简单动力学分步法 26
8|58 H
Ex20: 利用wave4的拉曼放大,准直光束 28
VTHH&$ZNq
Ex21: 利用wave4的四波混频,准直光几何传输 29
n>U5R_T
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
v1,oilL
Ex23: 利用wave4的四波混频,会聚光束 30
2SR: FUV/
Ex24: 大气像差与自适应光学 31
mXfXO*Cnp
Ex24a: 大气像差 32
&~U ] ~;@
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
G'aDb/
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
1D!<'`)AY
Ex25: 地对空激光通讯系统 32
'a.qu9PJ
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
hqkz^!rp
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
c_!cv":s
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
0% I=d
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
?=fyc1
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
r^ ZEImjc
Ex28: 相位阵列 35
07=mj%yV
Ex28a: 相位阵列 35
/fV;^=:8c
Ex28b: 11×11的转向激光阵列,阻尼项控制 35
c<$OA=n
Ex29: 带有风切变的大气像差 35
I?G: p+
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
w$-6-rE]d
Ex31: 热晕效应 36
Uq`'}Vo
Ex31a: 无热晕效应传输 37
|*tp16+6
Ex31b: 热晕效应,无动力制冷 37
Z0r?|G0
Ex31c: 热晕效应,动力制冷和像差 37
>`ZyG5
Ex32: 相位共轭镜 37
\v)+.m?n
Ex33: 稳定腔 38
e6RPIg
Ex33a: 半共焦腔 38
x{WD;$J
Ex33b: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,理想透镜 39
TBU&6M>{3
Ex33c: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,透镜组 39
UByv?KZi
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
-_eLf#3
Ex33e1: 相干注入,偏心光输入(1) 40
k7usMVAA
Ex33e2: 相干注入,偏心光输入(2) 40
\d$!a5LF}
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
_b;{_g
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
/FEVmH?
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
aPbE;" f
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
KRDmY+
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
"C0Q(dr/n
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
0F><P?5
Ex33l: 谐振腔耦合 43
Bh]P{H%
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
V[vl!XM
Ex34: 单向稳定腔 45
K~uq,~
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
,]c 1A$Sr0
Ex35a: 分布式传输,孔径划分方法 51
'}bgLv
Ex35b: 分布式传输,入射光中添加相位光栅 53
o`N9!M
Ex35c: 分布式传输,折射面上添加相位光栅 54
xAMW-eF?d
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
E\pL!c
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
c.F6~IHu7
Ex36: 有限差分传播函数 57
2WxQ(:d=
Ex36a: FDP与软孔径 58
j9+w#G]hV
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
#';:2Nyq
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
YcK|.Mq':
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
Sa;qW3dt3E
Ex37b: 偏振,表面极化效应 60
UH/\
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
o"R7,N0rB
Ex37d: 偏振,古斯-汉欣位移(1) 61
yhA6i
Ex37e: 偏振,采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移(2) 61
v^iL5y!
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
^\&e:Nkh
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
gn".u!9j
Ex38: 剪切干涉仪
7CTFOAx#
PQ$%H>{
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
*CTlOy
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
a8Nh=^Py
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
:^3LvPM
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
6]%sFy2
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
R2]Z kg
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
'K{Z{[s{
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
Cg?&wj<
Ex48: 倍频 70Ex49: 单模的倍频 71
+@k+2?] FO
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
j@uOOhy
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
p/@smke
Ex52: 锥像差 72Ex53: 厄米高斯函数 74
I(7NQ8Hx
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
!fR3(=oN
Ex54: 拉盖尔函数 75Ex55: 远场中的散斑效应 75
bsA-2*Q+
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
s?,Ek
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
#O} ,`[<
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
.qZ~_xk d
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
zz4N5["
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
"v({,
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
^)*-Bo)I
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
7f!YoW;1
Ex59a: 焦平面上的球差,有拦光 80Ex59b: 焦平面上的球差,无拦光 80
TOXfWEU3>
Ex59c: 2f透镜,焦平面扫描 80Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
8jo p_PG'
Ex60a: 对散焦的简单优化 80Ex60b: 优化的数值验证,数值目标 81
!SdSE^lz`
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
EkNunCls
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
8MzVOF{"
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
9}F*P669f
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
n'kG] Q
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
x&Kh>PVh\
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
d,Yw5$i
Ex67a: 六边形透镜阵列 88Ex67b: 矩形透镜阵列 88
EZ$>.iy{
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88Ex67d: 矩形柱透镜 88
(VEpVn3{
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
.|b$NM
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88Ex67h: N×N的激光二极管阵列,高斯型包络面 88
K<Iv:5-2
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔,工作波长为1μ 89
dS!:JO27
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔,工作波长为100μ 89Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
JJ2_hVU
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
]<rkxgMW>
Ex69c: 速率方程与单步骤 92Ex69d: 半导体增益 92
MWpQ^dL_
Ex69e: 三能级系统的增益,单一上能级态 93Ex69f: 速率方程的数值举例 93
>A"v ed8
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
bITPQ7+
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93Ex69j: 稳态速率方程的解 93
g<f <Ip=
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93Ex70: Udata命令的显示 93
|G,tlchprs
Ex71: 纹影系统 94Ex72: 测试ABCD等价系统 94
dj7hx"BI
Ex73: 动态存储测试 95Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
IIF]/Ek]
Ex75: 锥面镜 95Ex75a: 无焦锥面镜,左出左回 95
Et/\xL
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移,左出左回 97Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
h!.^?NF
Ex75d: 无焦锥面镜,位置偏移较大 98Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
q?DTMKx
。。。。。。。。
<vh/4
*|C^=*j9
新书《精通LASCAD 3.6》推出
[attachment=117432]
}v!$dr,j'
QaS7z#/?.
目 录
B43HNs
W=Mb
第一章 LASCAD简介 1
{kCw+eXn?
1.1 创始人简介 1
pg.ri64H<
1.2 主要功能 1
J|kR5'?x
1.3 主要客户 1
o(LFh[
第二章 LASCAD的安装、启动以及系统要求 4
,p2s:&"
2.1 LASCAD的安装 4
KB`!Sj\
2.2 LASCAD的启动 4
bM!_e3ik;
2.3 LASCAD对于系统的配置要求 5
?:8ido#-
第三章 计算方法 6
Vp*KfS]
3.1 复高斯模式算法 6
%]DP#~7[|
3.2 有限元分析法(FEA) 6
$M lW4&a|
3.3 基于光束传输程序的物理光学代码(BPM) 6
Ba*,-i3ZK
第四章 LASCAD的各窗口 8
. Z.)t
4.1 参数区窗口(Parameter Field) 8
uK$9Ll{lk
4.1.1 X平面参数(x-Plane Parameter) 8
WEQ1 Seq
4.1.2 Y平面参数(y-Plane Parameter) 9
1#*a:F&re
4.1.3 光栏(Apertures) 9
D2!X?"[P
4.1.4 常规参数(General) 10
*/|lJm'R
4.1.5 光斑尺寸 10
%Yicg6:
4.1.6 参数区(Parameter Field)窗口版面 11
L,`Lggq-
4.2 高斯模式图窗口 11
}Q?c"H!/
4.2.1 移动、插入和清理元件 13
iZNts%Y]
4.3 主窗口(LASCAD) 14
@}OL9Ch
4.3.1 下拉菜单 14
h[1MtmNw
4.3.1.1 文件(File) 14
ZP*q4:
4.3.1.2 打印(Print) 14
jR22t`4
4.3.1.3 打印到文件(Print to File) 15
(?`kYTw7g'
4.3.1.4 复制到剪切板(Copy to Clipboard) 15
5b/|!{
4.3.1.5 视图(View) 15
o/6-3QUak
4.3.1.6有限元分析(FEA) 16
T:Hr&ws4
4.3.1.7 CW激光功率(CW Laser Power) 16
,^;)<[
4.4 新项目窗口(New Project) 17
QP)pgAc
4.4.1 驻波谐振腔选项:(Standing Wave Resonator) 17
e8]\U/
4.4.2 环形谐振腔选项:(Ring Resonator) 17
Mjfx~I27
4.4.3 光外部束选项:(Option: External Beam) 18
ang~<
第五章 FEA分析简介 19
?^$MRa:D
5.1 FEA分析基本原理 19
YW`,v6
5.2 晶体、泵浦光束和材料参数窗口(Crystal, Pump Beam, and Material Parameters) 19
Y/ee~^YxK'
5.2.1 模型(Models) 19
7,|c
5.2.2 泵浦光(Pump Light) 20
}YMy6eW4
5.2.3 边界条件(Boundaries) 28
m~Bl*`~M
5.2.4 材料参数(Material parameters) 28
P%=#^T&`}
5.2.5 掺杂浓度和材料参数(Doping & Materials) 30
l>{R`BZ/
5.2.6 有限元分析选项 (FEA Options) 30
mc_ch$r!
5.3 泵浦光分布窗口(Pump Profile) 32
lR[qqFR
5.4 二维数据模型和抛物线拟合窗口(2D Date Profile and Parabolic Fit) 32
YZ7|K<
5.5 三维视图窗口(3D Visualizer) 35
< hO /jB
第六章 基于ABCD矩阵的稳定性分析 37
#hf ak
6.1 稳定性图表和稳定性判据窗口(Stability Diagram and Stability Criterions) 37
Y$Y_fjd_
6.2 在拖动条处的光束参量窗口(Beam Parameters at Drag Bar Position) 38
rN<