[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 =}\]i*  
G\Hck=P[$3  
GLAD是由美国Applied Optics Research（AOR）公司开发的一款专业的物理光学软件，特别适用于激光领域各种光学现象的仿真和评估！软件的开发者George Lawrence教授长期在光学领域排名NO.1的美国亚利桑那州立大学任教，在物理光学特别是激光领域拥有三十多年的研究经验。目前GLAD软件已经被国内外众多研究机构和公司作为仿真评估工具广泛使用。 >ly= O  
v!t*Ng  
GLAD使用复振幅来描述光束，采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析，几乎能对所有类型的激光系统进行分析，或对物理光学系统做完整的端-对-端的分析处理，还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。 MFX&+c  
GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。 yZHQql%J O  
H|0B*i@81  
GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟。 nuw90=qj!]  
(Ew o   
为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能，熟悉GLAD的使用，本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读，希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。 rr3NY$W  
不当之处，敬请指正！ -}{\C]%  
\9Itu(<f  
-2v|d]3qG  
目录 ijr*_=  
前言 2 4@5rR~DQq  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 wz.Il-sm  
2、带有反射壁的空心波导 7 PdMx6 Ab  
3、二元光学元件建模 14 vMzR3@4e  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 fB1JU1  
5、大气像差与自适应光学 26 on*?O O'  
6、热晕效应 29 TmKO/N@}  
7、部分相干光模拟 34 jt"p Js'  
8、谐振腔的优化设计 43 dLD"Cx  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 4dMwJ
"V  
10、非稳环形腔模拟 53 @MtF^y
  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 L]9!
-E  
12、体全息模拟 63 5Ag]1k{  
13、利用全息图实现加密和解密 68 da\K
>An>
 
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 LN?T$H  
15、拉曼放大器 80 ;ZjQy,H%  
16、瞬态拉曼效应 90 2s-f?WetbP  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 jA=uK6m  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 <2A4}+p:  
19、光学参量振荡器 109 n+zXt?{u  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 Cd7jG  
21、ZIG-ZAG放大器 122 KPW: r#d  
22、多程放大器 133 rcxV ,<[B  
23、调Q激光器 153 &_" 3~:N8k  
24、光纤耦合系统仿真 161 TQ=\l*R(A  
25、相干增益模型 169 ji A$6dZU  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 t~5>PS  
27、光纤激光器 191 L4Nk+R;  
,"h$!k"$g  
GLAD案例索引手册 EoQ.d|:g  
mWmDH74  
目录 l,6="5t  
8"oS1W  
目   录 i
5 Nl>4d`  
q n=6>wP  
4yRT!k}o  
GLAD软件简介 1 rZJp>Q)s  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 bI]1!bi]i  
Ex1a: 基本输入 2 7:x.08  
Ex1b: RTF命令文件 3 gl]{mUZz}  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 iY
;)R|6  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 yaR|d3ef?4  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 fD,#z&  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 E_ mgYW*5  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 R#1m_6I  
Ex3: 单位选择 7 i"JF~6c<  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 JG/sKOlA  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 qmxkmO+Qur  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 guwnYS  
Ex7:  mirror/global命令 8 /&kZ)XOi  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 ).v;~yE  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 xFg=Tyq:  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 9oc[}k-M  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 Bct>EWQ  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12  U,Z(h  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 QZh8l-!#5  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 ^gb2=gWZ<  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 ;yHA.}  
Ex11: 共焦非稳腔 17 7F+f6(hB  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 I9Z8]Q+2"  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 `uzRHbJ`  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 ]j1BEO!Bg  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 >S
t  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 [;|g2\  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 N.&)22<m9  
Ex13: 相位像差 20 DCwldkdJN  
Ex13a: 各种像差的显示 21 Q8\Ks|u]  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 \9ap$  
Ex14: 光束拟合 23 zaoZCyJT%  
Ex15: 拦光 24 M.|hnGXN  
Ex16: 光阑与拦光 24 <Xl G:nmY  
Ex17: 拉曼增益器 25 Lo;T\C
N  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 o<C~67o_  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 + FL
zK(  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 Q@d X2  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 Yt|{l  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 B'~.>,fg  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 hKX-]+6"  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 /jS  
Ex24a: 大气像差 32 n'M}6XUw  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 g00XZ0@  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 V2.MZ9  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 :S
Yg)|s  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 "]JS,g {m  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 /D~z}\k  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 {H0B"i  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 (U|W=@8`  
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 j\Q_NevV  
Ex28: 相位阵列 35 Gia_B6*Y[  
Ex28a: 相位阵列 35 (a)d7y.oo  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 )9@Ftzg|  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 }1(F~6RH  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 x>Q#Bvy  
Ex31: 热晕效应 36 {},GxrQm  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 !JrVh$K  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 2abWIw4  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 y;Dw%m  
Ex32: 相位共轭镜 37 >TtkG|/U-T  
Ex33: 稳定腔 38 #kV=;(lq  
Ex33a: 半共焦腔 38 jUjQ{eT  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 K3\U'bRO  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 ii~~xt1  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 r!#
a.  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 d3Y#
_!)  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 501|Y6ptl  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 v)X1R/z5xw  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 .Olq_wuH  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 O{%y `|m  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 4}?Yp e-  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 )8e_<^M  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 ,gRsbC  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 #<!oA1MH4  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 [g<6i.<I  
Ex34: 单向稳定腔 45 30F&FTW  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 e `_ [+y  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 ^#"!uCq]gM  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 ~W`upx)j  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 9~u1fk{  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 x~
Pv  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 "-^TA_XfI  
Ex36: 有限差分传播函数 57 [n66ZY#U]  
Ex36a: FDP与软孔径 58 }{9E~"_[  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 =">O;L.xj  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 @gs Kb*,  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 HfmTk5|/  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 j;<;?IW  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 j7O7P+DmS  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 pspV~9,  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 G~YV6??  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 [h,T.zpa  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 9h~>7VeZ)  
Ex38: 剪切干涉仪 PsLuyGR.<  
62 # {!Qf\1M  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 e9N 1xB  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 5H?`a7q N  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64  a
A0aW=R  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 rXfQ_  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 K3 "co1]u  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 knF *~O :y  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 Vk>aU3\c  
Ex46: 光束整形滤波器 68 [O(78n$$  
Ex47: 增益片的建模 68 j1<@*W&b  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 m",$M>  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 e 0!a &w  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 o-7>^wV%BD  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 Fc42TH p  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 blxH`O!  
Ex48: 倍频 70 !]5F2~"v  
Ex49: 单模的倍频 71 Gl}=Q7  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 !L-.bve!  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 hIP
DJ1a  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 YceiP,!4?v  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 Z\O ,9  
Ex52: 锥像差 72 R}Z"Yxx  
Ex53: 厄米高斯函数 74 aI+:rk^  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 6}{2W<  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 PX(Gx%s|  
Ex54: 拉盖尔函数 75 h^34{pKDn  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 Qh)@-r3  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 ].2q.7Yur  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 AUxLch+"5K  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 3}n=od=  
Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 *1}9`$  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 Bn47O~  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 0XL x@FYn  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 (a]'}c$X9`  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 >MS}7Hk\  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 b*r1Jn"h  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 I+8m1*  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 5GT,:0  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 A3yVT8  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 _W tSZmW?  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 f{
WJM>$:  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 uZ%b6+(  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 %+FM$xyJ  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 KdYT5VUM/  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 6+m
)   
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 fy9{W@E3p  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 #j iQa"  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 VLu_SXlo*  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 M)Tv(7  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 D-A#{e _  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 m7^a4  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 Lm:O vVVB  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 GAtK1%nPD  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 u\&oiwSIP  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 $*8c0.{U  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 Af ^6  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 {Am\%v\  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 2P@>H_JFF  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 bHWy9-  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 / D#vs9S  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 ]n\WCU]0  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 hFj
.d]S  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 Y5cUOfYT  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 Nki18ud#  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 !0*=z~  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 :14O=C  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 nLQ 3s3@1>  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 VlXIM,
  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 Mwp#.du(  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 Y\sLwLLlG  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 G\Toi98d*  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 fcD$km  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 1}KNzMHk9  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 6~;fj+S  
Ex69d: 半导体增益 92 2~Gcoda  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 XV). cW|.a  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 c<DsCz
X  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 C<6u}czA  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 bN<c5  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 |@Q(~[It  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 cJj0`@0f  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 vlp]!7v  
Ex70: Udata命令的显示 93 .eK1xwhJ  
Ex71: 纹影系统 94 Xdq2.:\  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 `
Ft`8=(  
Ex73: 动态存储测试 95 )8st  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 Rj+}L ~"  
Ex75: 锥面镜 95 "g>uNtt~  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 MvL%*("4b  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 ElqHZ$a?  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 W4|1wd}.t  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 8Tt2T} Y  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 OA4NXl'  
。。。。后续还有目录 {BY`Wu:w  
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