每周光学工具书推荐——激光软件工具书

《GLAD典型案例手册》 ,!Q nh:  

kF^4kCJ@   前言 vW eg1   b%MZfaU   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。  b}NNkM   PY_8*~Z   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。 }kQ{T:q4   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。 RN 4?]8   _a b8z]H    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。 MuMq%uDA"   bu6Sp3g   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。 mOj;0 R   不当之处，敬请指正！ QBXEM=   ,u>LAo0   h= `$ec   目录 +pG+ xI   前言 2 =5*Wu+S4r   1、传输中的相位因子与古伊相移 3 rP]|`*B   2、带有反射壁的空心波导 7 KE"6I   3、二元光学元件建模 14 S||W   4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 vrb@::sy0T   5、大气像差与自适应光学 26 <v WP_yy   6、热晕效应 29 ) ??N]V_U   7、部分相干光模拟 34 v\dQjQu8m   8、谐振腔的优化设计 43 #&)H&H}   9、共焦非稳腔模拟仿真 47 KF#^MEw%   10、非稳环形腔模拟 53 %ZD]qaU0   11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 mvH8hvD9   12、体全息模拟 63 *K_8=TIA*   13、利用全息图实现加密和解密 68 b?OA|JqX   14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 az![u)   15、拉曼放大器 80 ^G`6Zg;   16、瞬态拉曼效应 90 .9e5@@VR   17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 eik_w(xPT   18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 {.kIC@^O   19、光学参量振荡器 109 [e rr$   20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 gmH`XKi\   21、ZIG-ZAG放大器 122 7xO05)bz   22、多程放大器 133 sAU%:W{   23、调Q激光器 153 D~ 3@v+d   24、光纤耦合系统仿真 161 ]cP%d-x}   25、相干增益模型 169 w;}5B~).   26、谐振腔往返传输内的采样 181 5ZkR3/h e   27、光纤激光器 191

VD&wO'U

GLAD案例索引手册 @&m]:GR  

%T>@Ldt   目录 +o4o!;E)   mK$E&,OkA   目   录 i i/-IjgM"-   Sak^J.~G[   GLAD案例索引手册实物照片 sE&nEc   GLAD软件简介 1 p@~Y[a =   Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 \EU3i;BNT%   Ex1a: 基本输入 2 $!. [ R}   Ex1b: RTF命令文件 3 Tv7W)?3h   Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 ]T/%Bau   Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 {M:/HQo   Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 Zs/-/C|   Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 N[O .p]8   Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 aWimg6q   Ex3: 单位选择 7 6R^F^<<   Ex4: 变量、表达式和数值面 7 Txo{6nd/   Ex5: 简单透镜与平面镜 7 p_BG#dRM   Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 "2%R?   Ex7:  mirror/global命令 8 EsWB|V>   Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 2|\mBP`ok   Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 p'^}J$   Ex8b: 离轴单抛物面 12 <<S4l~"o   Ex8c: 椭圆反射镜 12 )G/ =3;!   Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 2X' H^t]7   Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 XsJ`x   Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 ;DX{+Z[   Ex10: 宏、变量和udata命令 17 X~m57bj   Ex11: 共焦非稳腔 17 W (TTsnnx   Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 6[XaIco=C   Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 i| cA)   Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 n1|]ji[c   Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 b/\O;o}]   Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 4d@0v n{   Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 n%;qIKnIq\   Ex13: 相位像差 20 wH@<0lw`<   Ex13a: 各种像差的显示 21 b?0WA.[{   Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 _Q^jk0K8ga   Ex14: 光束拟合 23 ]b}3f<   Ex15: 拦光 24 Rq|5%;1   Ex16: 光阑与拦光 24 bZWR.</   Ex17: 拉曼增益器 25 PJKY$s.   Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 anz7ae&P'K   Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 ?xKiN5q"6   Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 Hh](n<Bs   Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 3@eI?(N   Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 g-#eMQ%J   Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 :,H_ e! X   Ex24: 大气像差与自适应光学 31 |:(BI5&S   Ex24a: 大气像差 32 ZHA&gdK@   Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 NY?iuWa*g   Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 OdyL j   Ex25: 地对空激光通讯系统 32 "o;%em*Bc   Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 |#*+#27   Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 wMF1HT<*   Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 Brg0:5H    Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 < :eKXH2   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 8_>:0(y   Ex28: 相位阵列 35 T06w`'aL   Ex28a: 相位阵列 35 S WsD]rn   Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 0=`aXb-   Ex29: 带有风切变的大气像差 35 b2F1^]p   Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 PK?}hz   Ex31: 热晕效应 36 ND9;% <80   Ex31a: 无热晕效应传输 37 <C"}OW8   Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 (#je0ES   Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 +f]I7e:qp   Ex32: 相位共轭镜 37 ioTqT:.   Ex33: 稳定腔 38 QKz2ONV=)   Ex33a: 半共焦腔 38 ~U?vB((j!   Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 Tig6<t+Q   Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 F+xMXBD@>*   Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 QBoX3w=   Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 `n|k+ tsC   Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 $[=`*m   Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 0Z%<H\Z   Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 71&`6#   Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 WFeaX7\b   Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 mOjl0n[To]   Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 ";0-9*I   Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 Q%GLT,f1.   Ex33l: 谐振腔耦合 43 SR)@'-Wd   Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 BYS>"   Ex34: 单向稳定腔 45 p|*b] 36   Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 [iSLn3XXRX   Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 t^ 9q>[/d`   Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 10/3-)+   Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 ^T@-yys   Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 T?5F0WKi   Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 YX2j;Y?   Ex36: 有限差分传播函数 57 Q;1$gImFz   Ex36a: FDP与软孔径 58 {24Pv#ZG#^   Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 3^&pb   Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 ,%m$_wA$   Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 tQ?}x#J   Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 `Sj8<O}   Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 GHWpL\A{8`   Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 zjJyc?   Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 }KkH7XksF   Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 wY}+d0Ch   Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 {la^useg[   Ex38: 剪切干涉仪 &9g#Vq%    t,P+~ A   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 /L[:C=u   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 C{S6Ri   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 IPE (   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 CUw 9aH   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 I`KN8ll   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 e S Fmx   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 Bp6Evi   Ex48: 倍频 70Ex49: 单模的倍频 71 E3KPJ`=!*"   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\1i=a-=   Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 QnOa?0HL/   Ex52: 锥像差 72Ex53: 厄米高斯函数 74 h;unbz   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 Qg oXOVo6   Ex54: 拉盖尔函数 75Ex55: 远场中的散斑效应 75 "ChBcxvxb:   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!N{NV   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 )d1,}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 ;[zx'e?!   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 p0YTZS ]h   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 ,wEM   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 1Q;`<=   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 " Ii !)n,   Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 4-n.4j|   Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 ,zyrBO0 Eq   Ex60a: 对散焦的简单优化 80Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 ;~q)^.K3   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 D 7E^;W)H   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 },L[bDOV07   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 E|Lh$9XONA   Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 :{6[U=O   Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 BzUx@,   Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 Q\z*q,^R   Ex67a: 六边形透镜阵列 88Ex67b: 矩形透镜阵列 88 _1JvA-   Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88Ex67d: 矩形柱透镜 88 p.IfJ|   Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 (6+0U1[Iz   Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 ^~I   Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 FxT [4   Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 wLbnsqa   Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 pV+;/y_   Ex69c: 速率方程与单步骤 92Ex69d: 半导体增益 92 \5l}5<|   Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93Ex69f: 速率方程的数值举例 93 Ywr{/   Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 ?k?Hp:8?=   Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93Ex69j: 稳态速率方程的解 93 8+W^t I   Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93Ex70: Udata命令的显示 93 /][U$Q;Ke   Ex71: 纹影系统 94Ex72: 测试ABCD等价系统 94 cS[`1y,\3   Ex73: 动态存储测试 95Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 t 8[:}[Jx   Ex75: 锥面镜 95Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 0?sp   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 ']NM_0   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 vtT:c.~d   。。。。。。。。 +$'/!vN   GgYomR:   新书《精通LASCAD 3.6》推出[attachment=117432] g<-cHF   uQNoIy J)   目  录 ),Rj@52l   KKzvoc?Bt   第一章 LASCAD简介 1 sig_2;   1.1 创始人简介 1 Tk:y>P!%a   1.2 主要功能 1  x1et,&,   1.3 主要客户 1 /P%:u0fX,   第二章 LASCAD的安装、启动以及系统要求 4 :U> oW97l   2.1 LASCAD的安装 4 5%$#3LT|   2.2 LASCAD的启动 4 ^eRuj)$5A   2.3 LASCAD对于系统的配置要求 5 :[&X*bw[   第三章 计算方法 6 ;D7jE+   3.1 复高斯模式算法 6 $b$D[4   3.2 有限元分析法（FEA） 6 ]=3O,\   3.3 基于光束传输程序的物理光学代码（BPM） 6 A.FI] K@   第四章 LASCAD的各窗口 8 +A3H#'   4.1 参数区窗口（Parameter Field） 8 )w RD   4.1.1 X平面参数（x-Plane Parameter） 8 #Grm-W9E   4.1.2 Y平面参数（y-Plane Parameter） 9 Mg$Z^v|}0   4.1.3 光栏（Apertures） 9 A0ToX) |C   4.1.4 常规参数（General） 10 GwULtRa/   4.1.5 光斑尺寸 10 4Ojw&ys@V   4.1.6 参数区（Parameter Field）窗口版面 11 bW]+Og   4.2 高斯模式图窗口 11 *GhRU5   4.2.1 移动、插入和清理元件 13 [8w2U%} ]   4.3 主窗口（LASCAD） 14 *Y ZLQT   4.3.1 下拉菜单 14 %r"GL   4.3.1.1 文件（File） 14 Ymu=G3-   4.3.1.2 打印（Print） 14 [1U_c*;i   4.3.1.3 打印到文件（Print to File） 15 K 36B9<F   4.3.1.4 复制到剪切板（Copy to Clipboard） 15 96avgyc   4.3.1.5 视图（View） 15 ||=Duk   4.3.1.6有限元分析（FEA） 16 gib]#n1!p   4.3.1.7 CW激光功率（CW Laser Power） 16 'Ap5 Aq   4.4 新项目窗口（New Project） 17 A@OV!DJe]   4.4.1 驻波谐振腔选项：（Standing Wave Resonator） 17 Q: \hh=^   4.4.2 环形谐振腔选项：（Ring Resonator） 17 %-Z~f~<?   4.4.3 光外部束选项：（Option: External Beam） 18 cw.7YiU   第五章 FEA分析简介 19 !Xi>{nV   5.1  FEA分析基本原理 19 i`$rzXcS   5.2 晶体、泵浦光束和材料参数窗口（Crystal, Pump Beam, and Material Parameters） 19 -wfV   5.2.1 模型（Models） 19 =*Xf(mhc   5.2.2 泵浦光（Pump Light） 20 ihrrmlN?   5.2.3 边界条件（Boundaries） 28 v2{s2kB=   5.2.4 材料参数（Material parameters） 28 &?6w2[}   5.2.5 掺杂浓度和材料参数（Doping & Materials） 30 t,,^^ll   5.2.6 有限元分析选项 （FEA Options） 30 6pR#z@,   5.3 泵浦光分布窗口（Pump Profile） 32 CdO-xL6F   5.4 二维数据模型和抛物线拟合窗口（2D Date Profile and Parabolic Fit) 32 ay4xOwcR   5.5 三维视图窗口（3D Visualizer） 35 f,>i%.   第六章 基于ABCD矩阵的稳定性分析 37 }q W aE   6.1 稳定性图表和稳定性判据窗口（Stability Diagram and Stability Criterions） 37 FF/R_xnx   6.2 在拖动条处的光束参量窗口（Beam Parameters at Drag Bar Position） 38 ,m,vo_Ub   6.3 外部光束的入射条件窗口（Starting Conditions of External Beam） 39 w ZAXfNA   6.4 高斯模式分布窗口（Gaussian Mode Profile） 40 -;$/<   6.5 波前弯曲窗口（Window：Curvature of Phase Front） 41 6,1|y%(f   第七章 激光器输出功率分析 42 [!mjUsut*   7.1 激光输出功率窗口（Laser Power Output） 42 H@' @xHv   7.2 准三能级激光器的参数窗口（Parameters for Quasi-3-Level Lasers） 46 [udV }   第八章 动态多模分析（Dynamic Multimode Analysis (DMA)） 48 di2=P)3   8.1 简介 48 FOi`TZ8   8.2 多模速率方程 48 zP}v2   8.3 光栏和变反射率的反射镜 50 N -E`go   8.4 激光输出功率 51 -d'|X`^nE   8.5 光束质量（Beam Quality） 52 I>Q,]S1h   8.6  Q开关分析（Q-Switch Analysis） 53 9G+rxyWMW   8.6.1 脉冲形状 54 ~+yo;[1Yc   8.7 动态多模分析代码的图像用户界面（The GUI of the DMA Code） 55 q&T'x> /   8.7.1 高斯模式选项（Tab "Gaussian Modes"） 55 W2qQKv   8.7.2 速率方程选项（Tab "Rate Equations"） 56 5Suc#0y   8.7.3 连续操作（Tab “CW Operation”） 57 l$_rA~Mo   8.7.4 Q开关选项（Tab "Q-switch"） 57 GQq'~Lr5   8.7.5 光栏选项（Tab "Apertures"） 58 /ASI0h   8.7.6 目录和文件管理 60 n9!3h?,g   第九章 光束传输程序（Beam Propagation Method (BPM)） 62 7,UFIHq   9.1 光束传输程序窗口（Beam Propagation Method） 62 }92lr87   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 RLNuH2y ;   9.3 腔迭代时的光束质量窗口（Beam Quality versus Cavity Iteration） 65 ,D,f9   9.4 右端反射镜上的强度和相位窗口（Intensity and Phase at Right End Mirror） 65 5O ;^Mk|   9.5本征频率光谱窗口（Spectrum of Eigenfrequencies） 66 3>)BI(Wl   9.6 本征模窗口（Eigenmodes） 66 "IJMvTmj   9.7 光束传输程序（BPM）代码窗口 66 !13 /+ u   第十章 综合案例 68 h##?~!xDmq   10.1含端面泵浦棒的激光谐振腔模拟 68 4^_Au^8R(   10.2 含侧面泵浦棒的激光谐振腔模拟 92 bCUh^#]x   10.3 Yb:YAG薄片激光器模拟 119 >Eg.c   10.4 Yb:YAG薄片激光器动态多模分析和调Q运转模拟 133 }AZx/[k |z   附录A 吸收系数的计算 146 _6zP]|VBr   附录B 演示（demo）版的限制 149 5XO'OSdYq   附录C 不同版本数LASCAD的新功能 150 9R"N#w.U]   7Sq{A@ET

{0WIDD   DeQ'U!?+N   有兴趣可以扫码加微联系[attachment=117433]