[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 ;>U2|>5V  
rQ{7j!Im  
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。 &)# ihK_  
jodIv=C  
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。 W@M:a  
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。 <6%?OJhp  
R"/GQ`^AqA  
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。 \S `:y?[Y  
x xHY+(m  
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。 nK1Slg#U  
不当之处，敬请指正！ jKz$@gP  
r(>@qGN  
m+`cS=-.  
目录 NR$3%0 nC6  
前言 2 <`8n^m*  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 ;>%r9pz
~  
2、带有反射壁的空心波导 7 3,_aAgeE  
3、二元光学元件建模 14 W
<h)HhyG  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 hk;5w{t}}  
5、大气像差与自适应光学 26 M><yGaaX/  
6、热晕效应 29 nUaJz
Pl  
7、部分相干光模拟 34 ?.m bK  
8、谐振腔的优化设计 43 aL\PGdgO  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 ^x]r`b  
10、非稳环形腔模拟 53 udK%>  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 ~Py`P'+  
12、体全息模拟 63 `{@8Vsmy:  
13、利用全息图实现加密和解密 68 N@4w! HpJ  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 w?PkO p  
15、拉曼放大器 80 4!{KWL`A  
16、瞬态拉曼效应 90 /aCc17>2V{  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 q~F|  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 nQZx=JK  
19、光学参量振荡器 109 1/B>XkCJ  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 5+4IN5o]=  
21、ZIG-ZAG放大器 122 EmWn%eMN  
22、多程放大器 133 fivw~z|[@  
23、调Q激光器 153 V;VHv=9`o  
24、光纤耦合系统仿真 161 88O8wJN  
25、相干增益模型 169 LtF,kAIt7v  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 0@0w+&*"@  
27、光纤激光器 191 6?gW-1mY  
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GLAD案例索引手册 &GO}|W  
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目录 _IHV7*u{;  
[o#oak{U  
目   录 i _#E0g'3  
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#<"~~2?  
GLAD软件简介 1 %bn jgy  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 IJp-BTO{V  
Ex1a: 基本输入 2 fSj5ZsO  
Ex1b: RTF命令文件 3 se2!N:|R!G  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 fCn^=8KOZ  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 ;W )Y OT  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 MTh<|$   
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 kPG-hD  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 \fLMr\LL&  
Ex3: 单位选择 7 vkV0
On  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 '?' l;#^i<  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 c9 eM/*:  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 ;u ({\K
 
Ex7:  mirror/global命令 8 vzAaxk%  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 l}|%5.5-  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 Y;M|D'y+  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 !;v|'I  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 YQvD|x  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 B)g[3gQ  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 .p3,O6y2(F  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 M#6W(|V/  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 kd(8
I_i@  
Ex11: 共焦非稳腔 17 ORw,)l  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 DU'`ewLL7  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 s?}e^/"v  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 1N-\j0au  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 I-*S&SiXjI  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 %)W2H^  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 U(g:zae  
Ex13: 相位像差 20 }@+0/W?\.  
Ex13a: 各种像差的显示 21 &%DY\*  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 $k%2J9O  
Ex14: 光束拟合 23 I"<\<^B<  
Ex15: 拦光 24 9~XAq^e  
Ex16: 光阑与拦光 24 mxC;?s;~  
Ex17: 拉曼增益器 25 `(V3:F("@  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 *)T^ChD,  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 2r?G6D|  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 Jhhb7uU+  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 $|@@Qk/T  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 JIOR4'9  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 zKJ#`OhT  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 ]Ie
 0S~  
Ex24a: 大气像差 32 W+?4jwqw  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 6j]0R*B7`Q  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 kfY}S  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 6Y?|w3f   
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 k"zv~`i'  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 q ^N7I@Y  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 {@{']Y  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 :>f )g  
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 giw &&l=_  
Ex28: 相位阵列 35 37.S\gO]  
Ex28a: 相位阵列 35 ?X<eV1a   
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 WO>nIo5Y  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 ,m|h<faZL
 
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36  {Gk1vcq  
Ex31: 热晕效应 36 {]@= ijjf  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 [<yaX
Qxl  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 0 ZKx<]!  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 @:vwb\azVD  
Ex32: 相位共轭镜 37 i3mcx)d@H  
Ex33: 稳定腔 38 +lcbi  
Ex33a: 半共焦腔 38 0znR0%~  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 vr6w^&[c^  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 ={&j07,*a  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 pO3SUOP  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 5e^ChK0Q  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 xOmi\VbM  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 o|<!"AD7  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 >SHhAEF  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 3bH'H*2  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 Y\8)OBZ  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 !z3jTv  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 vX
ZOy%$o  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 zHRplm+i  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 Aw
.qK9I  
Ex34: 单向稳定腔 45 >0TxUc_va  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 {hrX'2:ClT  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 {cVEmvE8  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 `b7t4d*  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 +iRh
  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 t-bB>q#3>  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 +',S]Edx  
Ex36: 有限差分传播函数 57 Dp-z[]})1  
Ex36a: FDP与软孔径 58 S;#'M![8  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 hMD|#A-<  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 @`- 4G2IU}  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 M%P:n/j  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 R$[vm6T?  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 r52gn(,  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 n9ej7
oj  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 |t#)~Oo  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 (gWm,fI RZ  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 cU!vsdR3  
Ex38: 剪切干涉仪 'e'cb>GnA  
62 4O!ikmY:t  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 srrgvG,  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 v;D~Pa  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 6A+nS=  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 Si;H0uPO  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 q(W3i^778  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 5MJS ~(  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 *_\_'@1|J)  
Ex46: 光束整形滤波器 68 59;KQ  
Ex47: 增益片的建模 68 2.%ITB  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 uiR8,H9*M  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 w@w(-F!%l  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 5vnrA'BhBU  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 m GYoM  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 &`2)V;t  
Ex48: 倍频 70 m#\dSl}  
Ex49: 单模的倍频 71 Wt~BU.  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 f x+/C8GK  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 z9Rp`z&`E  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 YNsJZnGr8#  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 T</F 0su|  
Ex52: 锥像差 72 Q
j3EXb  
Ex53: 厄米高斯函数 74
HY:7? <r  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 WOL:IZX%  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 !%%6dB@%t  
Ex54: 拉盖尔函数 75 *VxgARIL  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 }b.%Im<3R  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 R~q]JSIC@  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 g{&ui.ml&  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 oe-\ozJ0  
Ex56c: 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 {;6`_-As%  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 a<bwzX|.  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 u.xnOcOH!  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 .U]-j\  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 ;>7De8v@@  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 w~qT1vCCN  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 w ;^ra<*<+  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 9~[Y-cpoi  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 7WZ+T"O{I  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 n/mG|)Xt  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 JT_ `.(  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 A6(/;+n  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 7J<5f)  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 JIq=* '  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 Wvf ^N(  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 C]A.i2o8  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 k;FUs[  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 *gWwALGo5  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 1p=]hC  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 HN|%9{VeB  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 \bw2u!  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 (<C3Vts))  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 h~zT ydnH  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 YUk\Q%  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 ZPYS$Ydy  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 TOQP'/   
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 h@ryy\9  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 }0Ed]  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 >~0Z& d  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 (n_/`dP  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 92oFlEJ  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 * r7rZFS  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 b4N[)%@  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 IW] rb/H  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 CRy|kkT  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 R0*|Lo$6  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 LZxNAua  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 `r 3  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 :Zw2'IV  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 -aCKRN8
5  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 FfT

`;j  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 SOA,kwHRe  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 DZtsy!xA  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 S{T >}'y  
Ex69d: 半导体增益 92 \YrUe1  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 KHvYUTY  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 4;2uW#dG"  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 dioGAai'  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 ;#< 0<  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 1T n}
 
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 5wU]!bxr  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 ")p\q:z6  
Ex70: Udata命令的显示 93 J\=*#*rJ1  
Ex71: 纹影系统 94 <t!W5q  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 1<aP92/N&  
Ex73: 动态存储测试 95 mgU<htMr1  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 Y"$xX8o
  
Ex75: 锥面镜 95 6[AL|d DK  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 4
s9LB  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 &m;*<}X  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 lNO;O}8  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 w7&A0M  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 p0eX{xm  
。。。。后续还有目录 (A.C]hD  
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