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《GLAD典型应用案例手册》 Zg=jDPt} 7&w$@zs87 前 言 \w@V7~vA GLAD是由美国Applied Optics Research(AOR)公司开发的一款专业的物理光学软件,特别适用于激光领域各种光学现象的仿真和评估!软件的开发者George Lawrence教授长期在光学领域排名NO.1的美国亚利桑那州立大学任教,在物理光学特别是激光领域拥有三十多年的研究经验。目前GLAD软件已经被国内外众多研究机构和公司作为仿真评估工具广泛使用。 =QS%D*.|D GLAD使用复振幅来描述光束,采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析,几乎能对所有类型的激光系统进行分析,或对物理光学系统做完整的端-对-端的分析处理,还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。 #M@Ki1 GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括:用于进行系统和光束初始化的命令;用于表征各类像差和相位屏的命令;用于表征各类传统光学元件的命令;用于表征各类非线性过程的命令;用于表征激光增益介质的命令;用于光束参数诊断的命令;用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。 0'zX6% GLAD的应用领域包括:(1)包含传统光学元件,如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析;(2)光束质量的分析和评价;(3)二元衍射光学元件的分析;(4)各种波导的分析;(5)激光系统的分析:无源腔性能分析,含各类增益介质的有源腔分析;(6)多种非线性过程的模拟。 ;GV~MH-F 为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能,熟悉GLAD的使用,本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读,希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。不当之处,敬请指正! Mem1X rBH 目 录 Y>J u$i 前言 1 ,%d?gi"& 1、传输中的相位因子与古伊相移 3 [DD#YL\P 2、带有反射壁的空心波导 7 vR*p1Kq: 3、二元光学元件建模 14 6Ij'z9nJw 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 20 E'+?7ZGWj 5、大气像差与自适应光学 24 ;/ASl<t, 6、热晕效应 27 EZJ[+ -Q; 7、部分相干光模拟 32 8>AST, 8、谐振腔的优化设计 41 0dCg/wJx 9、共焦非稳腔模拟仿真 45 vM?jm!nd 10、非稳环形腔模拟 51 1w} DfI 11、含有锥形反射镜的谐振腔 56
[yx8?5 12、体全息模拟 61 pE381Cw 13、利用全息图实现加密和解密 66 RxO!h8 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 73 7u<C&Z/ 15、拉曼放大器 78 s`I]>e 16、瞬态拉曼效应 88 RN"Ur'+ 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 95 {66P-4Ev( 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 102 e N^6gub 19、光学参量振荡器 107 Uu0 20、激光二极管泵浦的固体激光器 112 Rj!9pwvT 21、ZIG-ZAG放大器 120 Lq]t6o] 22、多程放大器 131 )R6-]TkA_ 23、调Q激光器 151 CfEACH4_ 24、光纤耦合系统仿真 159 sUz,F8G 25、相干增益模型 167 '#NDR:J" 26、谐振腔往返传输内的采样 178 !EOYqD 27、光纤激光器 188 M$Ow*!DfP v{;^>"5o ~nRbb;M 新书《精通LASCAD 3.6》推出 &\e8c
g tJII-\3" =^mBj?(V7 s(pNg?R 目 录 Qb#iT}!p% TpRI+*\ 第一章 LASCAD简介 1 ~S~4pK 1.1 创始人简介 1 S!8q>d,%L 1.2 主要功能 1 Kb~i9x& 1.3 主要客户 1 -0>s`ruor 第二章 LASCAD的安装、启动以及系统要求 4 f0 "_ {\ 2.1 LASCAD的安装 4 ^\g?uH6k U 2.2 LASCAD的启动 4 ?wpl
88z 2.3 LASCAD对于系统的配置要求 5 TEQs9-Uy 第三章 计算方法 6 n8Rsle`a 3.1 复高斯模式算法 6 q$kx/6=k 3.2 有限元分析法(FEA) 6
:X 9_~ 3.3 基于光束传输程序的物理光学代码(BPM) 6 @*=eqO 第四章 LASCAD的各窗口 8 ,SH^L|I 4.1 参数区窗口(Parameter Field) 8 \[<8AV"E-' 4.1.1 X平面参数(x-Plane Parameter) 8 hH_\C.bL 4.1.2 Y平面参数(y-Plane Parameter) 9 R c 4.1.3 光栏(Apertures) 9 r<!/!}fE, 4.1.4 常规参数(General) 10 jIjW +D` 4.1.5 光斑尺寸 10 sI`oz|$ 4.1.6 参数区(Parameter Field)窗口版面 11 51 "v`O+ 4.2 高斯模式图窗口 11 q.ZkQN+ 4.2.1 移动、插入和清理元件 13 q0KGI/5s4+ 4.3 主窗口(LASCAD) 14 g9AA)Ykp 4.3.1 下拉菜单 14 8iC9xSH[% 4.3.1.1 文件(File) 14 C4K"eX,K 4.3.1.2 打印(Print) 14 h@ @q:I= 4.3.1.3 打印到文件(Print to File) 15 "10.,QK 4.3.1.4 复制到剪切板(Copy to Clipboard) 15 #:8V<rc^ 4.3.1.5 视图(View) 15 2`A\'SM'4 4.3.1.6有限元分析(FEA) 16 <])kO`+G 4.3.1.7 CW激光功率(CW Laser Power) 16 wit
4.4 新项目窗口(New Project) 17 4F,RlKHBl 4.4.1 驻波谐振腔选项:(Standing Wave Resonator) 17 8TCbEPS@Q 4.4.2 环形谐振腔选项:(Ring Resonator) 17 >6:UWvV 1 4.4.3 光外部束选项:(Option: External Beam) 18 LCMn9I 第五章 FEA分析简介 19 ?OC&=} 5.1 FEA分析基本原理 19 +,UuJ6[n 5.2 晶体、泵浦光束和材料参数窗口(Crystal, Pump Beam, and Material Parameters) 19 x,Z:12H0 5.2.1 模型(Models) 19 ,'byJlw_pv 5.2.2 泵浦光(Pump Light) 20 \RmU6(;IQ 5.2.3 边界条件(Boundaries) 28 3j\Py'}; 5.2.4 材料参数(Material parameters) 28 &H/3@A3 5.2.5 掺杂浓度和材料参数(Doping & Materials) 30 QeQxz1 5.2.6 有限元分析选项 (FEA Options) 30 9s#*~[E* 5.3 泵浦光分布窗口(Pump Profile) 32 3XhLn/@ 5.4 二维数据模型和抛物线拟合窗口(2D Date Profile and Parabolic Fit) 32 : 2A\X' @ 5.5 三维视图窗口(3D Visualizer) 35 O
+Xu?W] 第六章 基于ABCD矩阵的稳定性分析 37 +kx#"L: 6.1 稳定性图表和稳定性判据窗口(Stability Diagram and Stability Criterions) 37 xG|lmYt76 6.2 在拖动条处的光束参量窗口(Beam Parameters at Drag Bar Position) 38 S7B?[SPrN[ 6.3 外部光束的入射条件窗口(Starting Conditions of External Beam) 39 ?'U@oz8 B 6.4 高斯模式分布窗口(Gaussian Mode Profile) 40 \Wb3JQ) 6.5 波前弯曲窗口(Window:Curvature of Phase Front) 41 * & : J 第七章 激光器输出功率分析 42 },,K6*P 7.1 激光输出功率窗口(Laser Power Output) 42 IYe ,VL 7.2 准三能级激光器的参数窗口(Parameters for Quasi-3-Level Lasers) 46 m0 ]Lc{ 第八章 动态多模分析(Dynamic Multimode Analysis (DMA)) 48 JnS@}m 8.1 简介 48 p{;FO? 8.2 多模速率方程 48 p*|Ct 8.3 光栏和变反射率的反射镜 50 !=]cASPGD 8.4 激光输出功率 51 })C}'!+] 8.5 光束质量(Beam Quality) 52 xpWY4Q 8.6 Q开关分析(Q-Switch Analysis) 53 95*=&d 8.6.1 脉冲形状 54 .2SD)<}(9 8.7 动态多模分析代码的图像用户界面(The GUI of the DMA Code) 55 ad`7[fI 8.7.1 高斯模式选项(Tab "Gaussian Modes") 55 UxvT|~" 8.7.2 速率方程选项(Tab "Rate Equations") 56 `t2Y IwOK 8.7.3 连续操作(Tab “CW Operation”) 57 K}tC8D 8.7.4 Q开关选项(Tab "Q-switch") 57 ?S'Wd= 8.7.5 光栏选项(Tab "Apertures") 58 !wIrI/P7# 8.7.6 目录和文件管理 60 MZ_dI"J, 第九章 光束传输程序(Beam Propagation Method (BPM)) 62 35Fs/Gf-n 9.1 光束传输程序窗口(Beam Propagation Method) 62 H'jo3d~+ 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 CPJ%<+4%b 9.3 腔迭代时的光束质量窗口(Beam Quality versus Cavity Iteration) 65 _FzAf5DO 9.4 右端反射镜上的强度和相位窗口(Intensity and Phase at Right End Mirror) 65 ^"+Vx9H"{ 9.5本征频率光谱窗口(Spectrum of Eigenfrequencies) 66 "T.Qb/97@ 9.6 本征模窗口(Eigenmodes) 66 ' [%?j?2r 9.7 光束传输程序(BPM)代码窗口 66 -|GX]jx(Y 第十章 综合案例 68 >uwd3XW5 10.1含端面泵浦棒的激光谐振腔模拟 68 43Ua@KNi 10.2 含侧面泵浦棒的激光谐振腔模拟 92 5)i+x- 10.3 Yb:YAG薄片激光器模拟 119 IhXP~C6 10.4 Yb:YAG薄片激光器动态多模分析和调Q运转模拟 133 ^@;P -0Sy 附录A 吸收系数的计算 146 N2&h yM 附录B 演示(demo)版的限制 149 M!
uE#| 附录C 不同版本数LASCAD的新功能 150 B dxV [SF 6o~CX 以上两本激光类工具书,有兴趣扫码加微联系 3PEW0b*]Pf %
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