首页
->
登录
->
注册
->
回复主题
->
发表主题
光行天下
->
讯技光电&黉论教育
->
每周光学工具书推荐——激光软件工具书
[点此返回论坛查看本帖完整版本]
[打印本页]
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》
P:4"~]}
]690ey$E:j
前言
in<.0v9w
.Y;f9R
GLAD是由美国Applied Optics Research(AOR)公司开发的一款专业的物理光学软件,特别适用于激光领域各种光学现象的仿真和评估!软件的开发者George Lawrence教授长期在光学领域排名NO.1的美国亚利桑那州立大学任教,在物理光学特别是激光领域拥有三十多年的研究经验。目前GLAD软件已经被国内外众多研究机构和公司作为仿真评估工具广泛使用。
3ai[ r
_&hM6N
GLAD使用复振幅来描述光束,采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析,几乎能对所有类型的激光系统进行分析,或对物理光学系统做完整的端-对-端的分析处理,还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。
k`8O/J
GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括:用于进行系统和光束初始化的命令;用于表征各类像差和相位屏的命令;用于表征各类传统光学元件的命令;用于表征各类非线性过程的命令;用于表征激光增益介质的命令;用于光束参数诊断的命令;用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。
B_Q{B|eEt&
V;xPZ2C;
GLAD的应用领域包括:(1)包含传统光学元件,如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析;(2)光束质量的分析和评价;(3)二元衍射光学元件的分析;(4)各种波导的分析;(5)激光系统的分析:无源腔性能分析,含各类增益介质的有源腔分析;(6)多种非线性过程的模拟。
8%#8PLB2
b;UBvwY_
为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能,熟悉GLAD的使用,本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读,希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。
['=O>YY
不当之处,敬请指正!
t.28IHJ
f?Zjd&|Ch
,%*UF6B M
目录
eV|N@
前言 2
^EX"fRwNi
1、传输中的相位因子与古伊相移 3
;rT'~?q
2、带有反射壁的空心波导 7
E=ijt3
3、二元光学元件建模 14
a+cMXMf
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
/=m AVA
5、大气像差与自适应光学 26
GHcx@||C?
6、热晕效应 29
:}zyd;Rc
7、部分相干光模拟 34
>,{sFc
8、谐振腔的优化设计 43
hi1Ial\Y
9、共焦非稳腔模拟仿真 47
>0{}tRm-P&
10、非稳环形腔模拟 53
EVX3uC}{
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
Bdw33z*m
12、体全息模拟 63
O@T,!_Zf
13、利用全息图实现加密和解密 68
CvY+b^ ;
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
*=!e,
15、拉曼放大器 80
\dtiv& x
16、瞬态拉曼效应 90
Snf_{A<
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
8@m$(I+
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
5 3%>)gk:
19、光学参量振荡器 109
v.-DXQq
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114
1l$Ei,9
21、ZIG-ZAG放大器 122
?7aZU
22、多程放大器 133
kP ]Up&'
23、调Q激光器 153
\sAaVdZJH(
24、光纤耦合系统仿真 161
o%t4WQ|bj
25、相干增益模型 169
$9,&BW_*
26、谐振腔往返传输内的采样 181
4`5yrCd
27、光纤激光器 191
?uq`| 1`
GLAD案例索引手册
^9[Q;=R
ukSv70Ev
目录
X/~uF9a'<
W "'6M=*
目 录 i
4b2d(x)0X
eO!9;dJ
GLAD案例索引手册实物照片
b5NVQ8Mq
GLAD软件简介 1
e3p|g]
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
pmNy=ZXx
Ex1a: 基本输入 2
|sZqqgZ-
Ex1b: RTF命令文件 3
rm[C{Pn
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
nqyD>>
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
'o-4'
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
ljKIxSvCFp
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
8q[; 0
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
dht0PZdx?
Ex3: 单位选择 7
WoEK #,I;
Ex4: 变量、表达式和数值面 7
jW'YQrj{<Y
Ex5: 简单透镜与平面镜 7
L^sjV/\oW
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
$H)^o!
Ex7: mirror/global命令 8
5'} V`?S
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
bF"l0 jS
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
:o'x?]
Ex8b: 离轴单抛物面 12
5RP kAC
Ex8c: 椭圆反射镜 12
entU+O r
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
\R#SoOd
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
"?8)}"/f
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
za_b jE
Ex10: 宏、变量和udata命令 17
"n%s>@$
Ex11: 共焦非稳腔 17
U)J5K
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
gQn%RPMh
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
1$>+rW{a
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
R BYhU55B
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
6cH8Jr _
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
Pxlc RF
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
9bM\ (s/
Ex13: 相位像差 20
]@{Lx>Oh"
Ex13a: 各种像差的显示 21
b:dN )m
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
p#@ #$u-
Ex14: 光束拟合 23
jf9+H!?^N
Ex15: 拦光 24
U+Y(:
Ex16: 光阑与拦光 24
IO%kXF.[
Ex17: 拉曼增益器 25
:X0L6y)u
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
2cMCZuO
Ex19: 会聚光束的拉曼过程,简单动力学分步法 26
]S6Gz/4aV+
Ex20: 利用wave4的拉曼放大,准直光束 28
}Le]qR9Y]
Ex21: 利用wave4的四波混频,准直光几何传输 29
b#VtPn]
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
5n@YNaoIb
Ex23: 利用wave4的四波混频,会聚光束 30
J&xZN8jW
Ex24: 大气像差与自适应光学 31
Yuvi{ 0
Ex24a: 大气像差 32
7~7L5PRW
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
'75T2Ud
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
./YR8 #,
Ex25: 地对空激光通讯系统 32
PYkhY;*
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
Tq1\
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
&hOz(825r
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
da$FY7
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
n!jmxl$
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
)Qbd/zd\U
Ex28: 相位阵列 35
^b8~X [1J_
Ex28a: 相位阵列 35
um2a#6uo
Ex28b: 11×11的转向激光阵列,阻尼项控制 35
5ya9VZ5#
Ex29: 带有风切变的大气像差 35
/"{d2
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
/v{+V/'+
Ex31: 热晕效应 36
Z vysLHj
Ex31a: 无热晕效应传输 37
^m>4<~/
Ex31b: 热晕效应,无动力制冷 37
\-\>JPO~<
Ex31c: 热晕效应,动力制冷和像差 37
1dH|/9
Ex32: 相位共轭镜 37
l1 +l@r\
Ex33: 稳定腔 38
RTOA'|[0M
Ex33a: 半共焦腔 38
":!$Jnj,
Ex33b: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,理想透镜 39
F? #3
Ex33c: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,透镜组 39
NoI|Dz
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
*;<fh,wOk
Ex33e1: 相干注入,偏心光输入(1) 40
/3b*dsYsl
Ex33e2: 相干注入,偏心光输入(2) 40
SI7rTJ]/
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
\v2!5z8|
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
E7 Cobpm
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
U&^q#['
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
&W<7!U:2m
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
R/hf"E1
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
3jx%]S^z|
Ex33l: 谐振腔耦合 43
?@64gdlwq
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
W`>|OiuF
Ex34: 单向稳定腔 45
iN;Pg_Kq
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
8g#$Y2P
Ex35a: 分布式传输,孔径划分方法 51
iJs~NLCgVu
Ex35b: 分布式传输,入射光中添加相位光栅 53
.;? Bni
Ex35c: 分布式传输,折射面上添加相位光栅 54
O. * 0;5
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
e(c\ U}&
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
:qzg?\(
Ex36: 有限差分传播函数 57
@r"\bBi
Ex36a: FDP与软孔径 58
IiYL2JS;t|
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
L}Z.FqJ
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
cO?*(e1m=
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
@Z5q2Q
Ex37b: 偏振,表面极化效应 60
+H-=`+,
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
\:vF FK4a
Ex37d: 偏振,古斯-汉欣位移(1) 61
[txOh!sxD
Ex37e: 偏振,采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移(2) 61
u6|C3,!z"
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
BQu |qrq
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
.LzA'q1+z
Ex38: 剪切干涉仪
:5YIoC
{cK<iQJ
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
P\U<,f
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
(:oF\
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
j7I=2xnTWu
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
u~uzKG
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
>* -IIo
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
'Ru(`" 1|
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
Wf~^,]9N
Ex48: 倍频 70Ex49: 单模的倍频 71
8}QM~&&.
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
!3b& S4
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
!0{SVsc)
Ex52: 锥像差 72Ex53: 厄米高斯函数 74
x9lA';})
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
1/dL-"*0
Ex54: 拉盖尔函数 75Ex55: 远场中的散斑效应 75
o}N@Q-i gq
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
JPI%{@Qc^
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
j=sfE qN).
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
C5 ~#lNC
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
fNNl1Vls
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
+gl\l?>sr
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
k!c7eP"%8^
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
w{ja*F6
Ex59a: 焦平面上的球差,有拦光 80Ex59b: 焦平面上的球差,无拦光 80
J8'"vc} =
Ex59c: 2f透镜,焦平面扫描 80Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
zIa={tU
Ex60a: 对散焦的简单优化 80Ex60b: 优化的数值验证,数值目标 81
} z'Jsy[s
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
g]~vZj
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
8JLf @C:
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
m6Dm1'+
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
~j!n`#.\
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
*yZ6"
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
jWdviS9&g
Ex67a: 六边形透镜阵列 88Ex67b: 矩形透镜阵列 88
YidcV lOsO
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88Ex67d: 矩形柱透镜 88
Tm%5:/<8
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
?:R ]p2 ID
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
V,r~%p
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
+d, ~h_7!
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
I;4quFBlMu
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
!LKxZ"
Ex69c: 速率方程与单步骤 92Ex69d: 半导体增益 92
E\iK_'#
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
2Zu9? L ,I
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
l*ltS(?
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
1RAkqw<E
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
#Xg;E3BM
Ex71: 纹影系统 94Ex72: 测试ABCD等价系统 94
N* gJu
Ex73: 动态存储测试 95Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
>}SEU-7&\
Ex75: 锥面镜 95Ex75a: 无焦锥面镜,左出左回 95
W8W7<ml0A
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
KhjC'CU,
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
86#l$QaK{
。。。。。。。。
r S@/@jKZE
CJ<nUIy'z
新书《精通LASCAD 3.6》推出
[attachment=117432]
V]zZb-m=
-2hirA<^
目 录
QK_5gD`$a,
C'#KTp4!1
第一章 LASCAD简介 1
lZk z\
1.1 创始人简介 1
3kxo1eb
1.2 主要功能 1
Ip8ml0oG
1.3 主要客户 1
s&73g0$$
第二章 LASCAD的安装、启动以及系统要求 4
L;V8c
2.1 LASCAD的安装 4
bQ*yXJ^8
2.2 LASCAD的启动 4
y 4i3m(S
2.3 LASCAD对于系统的配置要求 5
KjGu !B
第三章 计算方法 6
ebA:Sq:w
3.1 复高斯模式算法 6
*fN+wiPD
3.2 有限元分析法(FEA) 6
hjL;B'IL
3.3 基于光束传输程序的物理光学代码(BPM) 6
M`Y^hDl 6
第四章 LASCAD的各窗口 8
f:-)S8OJ
4.1 参数区窗口(Parameter Field) 8
0U=wGIO
4.1.1 X平面参数(x-Plane Parameter) 8
V.Hv6
4.1.2 Y平面参数(y-Plane Parameter) 9
D07M!U
4.1.3 光栏(Apertures) 9
H(y`[B,}*
4.1.4 常规参数(General) 10
P@N+jS`Vf
4.1.5 光斑尺寸 10
_=g&^_ #t
4.1.6 参数区(Parameter Field)窗口版面 11
}UyQGRZ=
4.2 高斯模式图窗口 11
TgkVd]4%
4.2.1 移动、插入和清理元件 13
rbvk.:"^w
4.3 主窗口(LASCAD) 14
'rhgM/I
4.3.1 下拉菜单 14
7I3_$uF
4.3.1.1 文件(File) 14
oc1BOW z
4.3.1.2 打印(Print) 14
1Vpti4OmU
4.3.1.3 打印到文件(Print to File) 15
'#6eUb
4.3.1.4 复制到剪切板(Copy to Clipboard) 15
PVb[E 03
4.3.1.5 视图(View) 15
>)M{^
4.3.1.6有限元分析(FEA) 16
:T-DxP/
4.3.1.7 CW激光功率(CW Laser Power) 16
e)sR$]i:v
4.4 新项目窗口(New Project) 17
kjYM&q
4.4.1 驻波谐振腔选项:(Standing Wave Resonator) 17
w)dnmrKDZg
4.4.2 环形谐振腔选项:(Ring Resonator) 17
2yA)SGri
4.4.3 光外部束选项:(Option: External Beam) 18
a_Y<daRO
第五章 FEA分析简介 19
#E]K*mE'
5.1 FEA分析基本原理 19
&%OY"Y~bI!
5.2 晶体、泵浦光束和材料参数窗口(Crystal, Pump Beam, and Material Parameters) 19
&y!?R$?b
5.2.1 模型(Models) 19
Tpl]\L1v-
5.2.2 泵浦光(Pump Light) 20
=WTSaC
5.2.3 边界条件(Boundaries) 28
J&8KIOz14Z
5.2.4 材料参数(Material parameters) 28
o/N!l]r
5.2.5 掺杂浓度和材料参数(Doping & Materials) 30
,AnD%#o
5.2.6 有限元分析选项 (FEA Options) 30
s%:fZ7y
5.3 泵浦光分布窗口(Pump Profile) 32
T;6M UmyC
5.4 二维数据模型和抛物线拟合窗口(2D Date Profile and Parabolic Fit) 32
]BO:*&O
5.5 三维视图窗口(3D Visualizer) 35
$a_y-lY
第六章 基于ABCD矩阵的稳定性分析 37
Ge?Wmq>
6.1 稳定性图表和稳定性判据窗口(Stability Diagram and Stability Criterions) 37
U3_${
6.2 在拖动条处的光束参量窗口(Beam Parameters at Drag Bar Position) 38
b,'O|s]"Sc
6.3 外部光束的入射条件窗口(Starting Conditions of External Beam) 39
[ <X%
6.4 高斯模式分布窗口(Gaussian Mode Profile) 40
GLsa]}m,9
6.5 波前弯曲窗口(Window:Curvature of Phase Front) 41
X%yG{\6:
第七章 激光器输出功率分析 42
<Kt_ oxK,
7.1 激光输出功率窗口(Laser Power Output) 42
/l$enexSt
7.2 准三能级激光器的参数窗口(Parameters for Quasi-3-Level Lasers) 46
]PS`"o,pF$
第八章 动态多模分析(Dynamic Multimode Analysis (DMA)) 48
k%6CkCw
8.1 简介 48
ABCm2$<
8.2 多模速率方程 48
C:B 7%<
8.3 光栏和变反射率的反射镜 50
hl1IG !
8.4 激光输出功率 51
{s8c@-'
8.5 光束质量(Beam Quality) 52
a{`hAI${
8.6 Q开关分析(Q-Switch Analysis) 53
?tLApy^`?
8.6.1 脉冲形状 54
p@jw)xI
8.7 动态多模分析代码的图像用户界面(The GUI of the DMA Code) 55
g* YDgY
8.7.1 高斯模式选项(Tab "Gaussian Modes") 55
}Ulxt:}
8.7.2 速率方程选项(Tab "Rate Equations") 56
3RaduN]
8.7.3 连续操作(Tab “CW Operation”) 57
p}^G#h{
8.7.4 Q开关选项(Tab "Q-switch") 57
D0Q9A]bD;
8.7.5 光栏选项(Tab "Apertures") 58
^8 VW$}
8.7.6 目录和文件管理 60
,iV%{*p]
第九章 光束传输程序(Beam Propagation Method (BPM)) 62
R/=rNUe
9.1 光束传输程序窗口(Beam Propagation Method) 62
gH//@`6
9.2 腔迭代时的光束半径和激光功率(Beam Radius and Laser Power versus Cavity Iteration) 64
H$%MIBz>$
9.3 腔迭代时的光束质量窗口(Beam Quality versus Cavity Iteration) 65
4Fg2/O_3
9.4 右端反射镜上的强度和相位窗口(Intensity and Phase at Right End Mirror) 65
Go%Z^pF3CO
9.5本征频率光谱窗口(Spectrum of Eigenfrequencies) 66
d"XZlEV
9.6 本征模窗口(Eigenmodes) 66
N`W[Q>n
9.7 光束传输程序(BPM)代码窗口 66
">[#Ops-;$
第十章 综合案例 68
3m>YR-n$
10.1含端面泵浦棒的激光谐振腔模拟 68
T8+[R2_
10.2 含侧面泵浦棒的激光谐振腔模拟 92
sT?{
10.3 Yb:YAG薄片激光器模拟 119
~$y"Ldrp
10.4 Yb:YAG薄片激光器动态多模分析和调Q运转模拟 133
@;egnXxF<