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《GLAD典型应用案例手册》 " kJWWR $f@-3/V6{ 前 言 g\mrRZ/? 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。 6T
aT_29 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。 `J;/=tf09 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。 XVK[p=cIL 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。 R^w >aZoJ 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! 'c\TMb. 目 录 bTYP{x~ y 前言 1 X2mm'JDwK 1、传输中的相位因子与古伊相移 3 X0J]6|du. 2、带有反射壁的空心波导 7 7|?@\ZE 3、二元光学元件建模 14 ?&bVe__ 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 20 x>/@Z6Wxz 5、大气像差与自适应光学 24 zAdVJ58H 6、热晕效应 27 */m~m? 7、部分相干光模拟 32 / o3FK 8、谐振腔的优化设计 41 o\Vt $ 9、共焦非稳腔模拟仿真 45 Z`Eb
L 10、非稳环形腔模拟 51 }u$aPS<$! 11、含有锥形反射镜的谐振腔 56 in|7ucSlg 12、体全息模拟 61 pzp"NKxi 13、利用全息图实现加密和解密 66 ^)K[1]"uM 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 73 ?^A:~" ~ 15、拉曼放大器 78 AZ@Zo' 16、瞬态拉曼效应 88 [A/+tv 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 95 Z["nY&.sI 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 102 LR?#H)$ 19、光学参量振荡器 107 z.F+$6 20、激光二极管泵浦的固体激光器 112 SNV+.xN 21、ZIG-ZAG放大器 120 BY2txLLB 22、多程放大器 131 OX`GN#yl 23、调Q激光器 151 Hu!>RSg,,2 24、光纤耦合系统仿真 159 n\NDi22 25、相干增益模型 167 `v+O5 26、谐振腔往返传输内的采样 178 dD2e"OIX 27、光纤激光器 188 {Ao^3vB u>Kvub ,#FH8%Yf 新书《精通LASCAD 3.6》推出 hA19:H=7R0
vX )Y%I #6Ph"\G/ X-^Oz@.> 目 录 PH=8'GN F4l6PGxF&\ 第一章 LASCAD简介 1 \O4=mJ 1.1 创始人简介 1 yodrX&" 1.2 主要功能 1 545xs`Q_ 1.3 主要客户 1 `SbX`a0p2 第二章 LASCAD的安装、启动以及系统要求 4 *qOCo_=P8 2.1 LASCAD的安装 4 n8ya$bc 2.2 LASCAD的启动 4 yc}t(*A5 2.3 LASCAD对于系统的配置要求 5 Q%h
o[KU 第三章 计算方法 6 +Rd{ ?)2~ 3.1 复高斯模式算法 6 U}h
|Zk 3.2 有限元分析法(FEA) 6 &BR?;LD 3.3 基于光束传输程序的物理光学代码(BPM) 6 -$p-o
Z) 第四章 LASCAD的各窗口 8 Bnc 4.1 参数区窗口(Parameter Field) 8 c>k6i?u:X7 4.1.1 X平面参数(x-Plane Parameter) 8 LKG|S<s 4.1.2 Y平面参数(y-Plane Parameter) 9 P"VLGa 4.1.3 光栏(Apertures) 9 b%$C!Tq' 4.1.4 常规参数(General) 10 he6)
L6T 4.1.5 光斑尺寸 10 : \`MrI^ 4.1.6 参数区(Parameter Field)窗口版面 11 L{Zy7O]"d 4.2 高斯模式图窗口 11 O&%T_Zk@@ 4.2.1 移动、插入和清理元件 13 :
s3Vl 4.3 主窗口(LASCAD) 14 lO@Ba;x 4.3.1 下拉菜单 14 "61n?Z#,M[ 4.3.1.1 文件(File) 14 \'b-;exH 4.3.1.2 打印(Print) 14 eT?LMBn\ 4.3.1.3 打印到文件(Print to File) 15
8eLL 4.3.1.4 复制到剪切板(Copy to Clipboard) 15 >,1LBM|0u 4.3.1.5 视图(View) 15 h2snGN/{Hb 4.3.1.6有限元分析(FEA) 16 #bH[UId[ 4.3.1.7 CW激光功率(CW Laser Power) 16 rrq-so1u}
4.4 新项目窗口(New Project) 17 ^ 9E(8DD 4.4.1 驻波谐振腔选项:(Standing Wave Resonator) 17 (J#3+I 4.4.2 环形谐振腔选项:(Ring Resonator) 17 L0~O6*bk 4.4.3 光外部束选项:(Option: External Beam) 18 351'l7F\ 第五章 FEA分析简介 19 |U0@(H
5.1 FEA分析基本原理 19 #$QY[rf=6 5.2 晶体、泵浦光束和材料参数窗口(Crystal, Pump Beam, and Material Parameters) 19 .;s4T?j@w 5.2.1 模型(Models) 19 S?<Qa; 5.2.2 泵浦光(Pump Light) 20 #d(r^U#I 5.2.3 边界条件(Boundaries) 28 EeJ]>
1 5.2.4 材料参数(Material parameters) 28 rKq]zHgpo 5.2.5 掺杂浓度和材料参数(Doping & Materials) 30 D.f=!rT7E7 5.2.6 有限元分析选项 (FEA Options) 30 B&D
z(Bs 5.3 泵浦光分布窗口(Pump Profile) 32 #nz$RJsX 5.4 二维数据模型和抛物线拟合窗口(2D Date Profile and Parabolic Fit) 32 bp_@e0 5.5 三维视图窗口(3D Visualizer) 35 sP!qv"u 第六章 基于ABCD矩阵的稳定性分析 37 "yk%/:G+ 6.1 稳定性图表和稳定性判据窗口(Stability Diagram and Stability Criterions) 37 [?2mt`g 6.2 在拖动条处的光束参量窗口(Beam Parameters at Drag Bar Position) 38 aKO@_R,: 6.3 外部光束的入射条件窗口(Starting Conditions of External Beam) 39 F*H}5yBp_: 6.4 高斯模式分布窗口(Gaussian Mode Profile) 40 QkAwG[4 6.5 波前弯曲窗口(Window:Curvature of Phase Front) 41 {5`?0+ 第七章 激光器输出功率分析 42 'z:p8"h} 7.1 激光输出功率窗口(Laser Power Output) 42 @TDcj~oR? 7.2 准三能级激光器的参数窗口(Parameters for Quasi-3-Level Lasers) 46 4dAhJjhgD 第八章 动态多模分析(Dynamic Multimode Analysis (DMA)) 48 b*i+uV? 8.1 简介 48 MIJ~j><L 8.2 多模速率方程 48 ~Otf
" < 8.3 光栏和变反射率的反射镜 50
`Ea3z~<7M 8.4 激光输出功率 51 nm.d.A/]Z 8.5 光束质量(Beam Quality) 52 HVpaVM 8.6 Q开关分析(Q-Switch Analysis) 53 6iC:l%|u 8.6.1 脉冲形状 54 ]Re<7_xt 8.7 动态多模分析代码的图像用户界面(The GUI of the DMA Code) 55 DEhA8.v 8.7.1 高斯模式选项(Tab "Gaussian Modes") 55 |Rc#Q<Vh| 8.7.2 速率方程选项(Tab "Rate Equations") 56 &9>d 8.7.3 连续操作(Tab “CW Operation”) 57 5[k35c{ 8.7.4 Q开关选项(Tab "Q-switch") 57 ?9cy5z[ 8.7.5 光栏选项(Tab "Apertures") 58 P8f-&( 8.7.6 目录和文件管理 60 y C#{nUdw 第九章 光束传输程序(Beam Propagation Method (BPM)) 62 )ej8vm 9.1 光束传输程序窗口(Beam Propagation Method) 62 |)?T([ 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 kLP^q+$u)! 9.3 腔迭代时的光束质量窗口(Beam Quality versus Cavity Iteration) 65 z7o59& 9.4 右端反射镜上的强度和相位窗口(Intensity and Phase at Right End Mirror) 65 cA kw5}P 9.5本征频率光谱窗口(Spectrum of Eigenfrequencies) 66 fz*6 B NJ 9.6 本征模窗口(Eigenmodes) 66 _JS'~JO3{ 9.7 光束传输程序(BPM)代码窗口 66 CDhk!O.. 第十章 综合案例 68 \9DTf:!4Z 10.1含端面泵浦棒的激光谐振腔模拟 68 WD:5C3; 10.2 含侧面泵浦棒的激光谐振腔模拟 92 >8so'7( 10.3 Yb:YAG薄片激光器模拟 119 =v8q 10.4 Yb:YAG薄片激光器动态多模分析和调Q运转模拟 133 <Coh
&g_ 附录A 吸收系数的计算 146 yI)2:Ca* 附录B 演示(demo)版的限制 149 w# ['{GL 附录C 不同版本数LASCAD的新功能 150 ge|}'QKow vEkz5$ 以上两本激光类工具书,有兴趣扫码加微联系 H{8\<E:V+} p5\b&~
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