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《GLAD典型应用案例手册》 T*3>LY+bb 31*0b|Z 前 言 ]ucz8(' 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。 qZ=%ru 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。 Gm1[PAj 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。 a9%^Jvm" 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。 w+_pq6\V 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! Et0[HotO 目 录 ZvVrbj& 前言 1 WAzn`xGxR" 1、传输中的相位因子与古伊相移 3 F Bk_LEcX 2、带有反射壁的空心波导 7 ibj3i7G? 3、二元光学元件建模 14 7#pu(:T$ 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 20 i*l-w4D^U 5、大气像差与自适应光学 24 +=o?& 6、热晕效应 27 @!np
0# 7、部分相干光模拟 32 @b]?Gg 8、谐振腔的优化设计 41 l =`?Im 9、共焦非稳腔模拟仿真 45 qGK -f4 10、非稳环形腔模拟 51 MpCK/eiC 11、含有锥形反射镜的谐振腔 56 V;-$k@$b. 12、体全息模拟 61 +$SJ@IH[< 13、利用全息图实现加密和解密 66 D *Hy 2eZ. 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 73 _X/`7!f 15、拉曼放大器 78 ]38{du 16、瞬态拉曼效应 88 +BaZl<ZP1s 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 95 hT
DFIYV 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 102 'Z{_ws 19、光学参量振荡器 107 $kD;*v= 20、激光二极管泵浦的固体激光器 112 6a MG!_jC 21、ZIG-ZAG放大器 120 , b;WCWm 22、多程放大器 131 K.P1| 23、调Q激光器 151 pf@H;QS` 24、光纤耦合系统仿真 159 -qW[.B 25、相干增益模型 167 FbU98n+z 26、谐振腔往返传输内的采样 178 81jVjf?` 27、光纤激光器 188 ">
]{t[Ib }Kt1mmo:` ze_q+Z 新书《精通LASCAD 3.6》推出 ?P>3~3 B duT'$}2@> tX'2 $} ='z4bU 目 录 0*{2^\ [5T{`& 第一章 LASCAD简介 1 Yn+d!w<3: 1.1 创始人简介 1 Nfo`Q0\[P 1.2 主要功能 1 x<gP5c>zm 1.3 主要客户 1 [,?5}'we 第二章 LASCAD的安装、启动以及系统要求 4 Spm7kw 2.1 LASCAD的安装 4
M4rK 2.2 LASCAD的启动 4 +ebmve \+ 2.3 LASCAD对于系统的配置要求 5 ?VRf5 Cr- 第三章 计算方法 6 p?idl`?^3 3.1 复高斯模式算法 6 CA[3R 3.2 有限元分析法(FEA) 6 *MD\YFXR 3.3 基于光束传输程序的物理光学代码(BPM) 6 2M$^|j:[ 第四章 LASCAD的各窗口 8 E Z+L' 4.1 参数区窗口(Parameter Field) 8 "x~su?KiA 4.1.1 X平面参数(x-Plane Parameter) 8 b2vCr F; 4.1.2 Y平面参数(y-Plane Parameter) 9 K?$|Y-_D^M 4.1.3 光栏(Apertures) 9 X Z4q{^o 4.1.4 常规参数(General) 10 <Y"h2#M " 4.1.5 光斑尺寸 10 `-)Hot) 4.1.6 参数区(Parameter Field)窗口版面 11 Q*K31Ln 4.2 高斯模式图窗口 11 qC:QY6g$N 4.2.1 移动、插入和清理元件 13 C>~ms2c 4.3 主窗口(LASCAD) 14 hztxsvw 4.3.1 下拉菜单 14 bZf}m=C! 4.3.1.1 文件(File) 14 (Rs052m1 4.3.1.2 打印(Print) 14 L<H zPg 4.3.1.3 打印到文件(Print to File) 15 $z
\H* 4.3.1.4 复制到剪切板(Copy to Clipboard) 15 B$D7}=|kc 4.3.1.5 视图(View) 15 0T7c =5z4W 4.3.1.6有限元分析(FEA) 16 < ?{ic2j# 4.3.1.7 CW激光功率(CW Laser Power) 16 NDYm7X*et 4.4 新项目窗口(New Project) 17 $Si|;j$? 4.4.1 驻波谐振腔选项:(Standing Wave Resonator) 17 J*nWCL 4.4.2 环形谐振腔选项:(Ring Resonator) 17 {[:]}m(c 4.4.3 光外部束选项:(Option: External Beam) 18 RTQtXv6mD 第五章 FEA分析简介 19 pr.+r?la] 5.1 FEA分析基本原理 19 /+JHnedK 5.2 晶体、泵浦光束和材料参数窗口(Crystal, Pump Beam, and Material Parameters) 19 hRaX!QcG3 5.2.1 模型(Models) 19 4qvE2W}& 5.2.2 泵浦光(Pump Light) 20 'MK"*W8QRM 5.2.3 边界条件(Boundaries) 28 V*j1[d 5.2.4 材料参数(Material parameters) 28 Dhze2q)o 5.2.5 掺杂浓度和材料参数(Doping & Materials) 30 PHU$<> 5.2.6 有限元分析选项 (FEA Options) 30 2Y1y;hCK 5.3 泵浦光分布窗口(Pump Profile) 32 MfG8=H2#| 5.4 二维数据模型和抛物线拟合窗口(2D Date Profile and Parabolic Fit) 32 c5- 56Q 5.5 三维视图窗口(3D Visualizer) 35 GJj} |+| 第六章 基于ABCD矩阵的稳定性分析 37 +rWcfXOHM 6.1 稳定性图表和稳定性判据窗口(Stability Diagram and Stability Criterions) 37 /{%p%Q[X 6.2 在拖动条处的光束参量窗口(Beam Parameters at Drag Bar Position) 38 -J]j= 6.3 外部光束的入射条件窗口(Starting Conditions of External Beam) 39 }-N4D"d4o 6.4 高斯模式分布窗口(Gaussian Mode Profile) 40 '4e,
e|r 6.5 波前弯曲窗口(Window:Curvature of Phase Front) 41 H{U(Rt]K 第七章 激光器输出功率分析 42 kkU#0p? 7 7.1 激光输出功率窗口(Laser Power Output) 42 5KgAY;| 7.2 准三能级激光器的参数窗口(Parameters for Quasi-3-Level Lasers) 46 z{wZLqG 第八章 动态多模分析(Dynamic Multimode Analysis (DMA)) 48 q#_<J1)z 8.1 简介 48 uWDWf5@ 8.2 多模速率方程 48 (U([T -H 8.3 光栏和变反射率的反射镜 50 # ~(lY} 8.4 激光输出功率 51 )uRR!<"~ 8.5 光束质量(Beam Quality) 52 mPJ@hr%3 8.6 Q开关分析(Q-Switch Analysis) 53 lEXI<b'2 8.6.1 脉冲形状 54 tb/`*Yl@ 8.7 动态多模分析代码的图像用户界面(The GUI of the DMA Code) 55 *6/OLAkyF 8.7.1 高斯模式选项(Tab "Gaussian Modes") 55 c@|f'V4 8.7.2 速率方程选项(Tab "Rate Equations") 56 :3A^5}iz 8.7.3 连续操作(Tab “CW Operation”) 57 =k\Qx),Ir 8.7.4 Q开关选项(Tab "Q-switch") 57 )Nt'Z*K* 8.7.5 光栏选项(Tab "Apertures") 58 /K :H2?J 8.7.6 目录和文件管理 60 ',m!L@7M5 第九章 光束传输程序(Beam Propagation Method (BPM)) 62 )~be<G( a 9.1 光束传输程序窗口(Beam Propagation Method) 62 L2>
)HG 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 7RCVqc" 9.3 腔迭代时的光束质量窗口(Beam Quality versus Cavity Iteration) 65 qlm7eS"sy 9.4 右端反射镜上的强度和相位窗口(Intensity and Phase at Right End Mirror) 65 THy{r_dx 9.5本征频率光谱窗口(Spectrum of Eigenfrequencies) 66 0lLg uBW@ 9.6 本征模窗口(Eigenmodes) 66 N~vK8j@ 9.7 光束传输程序(BPM)代码窗口 66 'b:UafV 第十章 综合案例 68 ;MH_pE/m 10.1含端面泵浦棒的激光谐振腔模拟 68 ]FEsN6 10.2 含侧面泵浦棒的激光谐振腔模拟 92 fRK=y+gl@ 10.3 Yb:YAG薄片激光器模拟 119 KMP[Ledr 10.4 Yb:YAG薄片激光器动态多模分析和调Q运转模拟 133 zn#lFPj12 附录A 吸收系数的计算 146 *hlinQKs 附录B 演示(demo)版的限制 149 9S/X ,|i 附录C 不同版本数LASCAD的新功能 150 D!rD-e `N;O6
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