前言
uYk4qorA K.CwtUt`54 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.Wf*I? LeY!A#j 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。
9H~{2Un 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。
C/nzlp~ bvM\Qzc!<3 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。
3PS(1 ~c8Z9[QW 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。
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sK 不当之处,敬请指正!
[]e*Io&[ ep]tio_ xv!
QO 目录
xHN"7 j}h 前言 2
z;x1p)(xt 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
"],amJ 2、带有反射壁的空心波导 7
+bnz%/v 3、二元光学元件建模 14
wr\d5j 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
TRQX#))B 5、大气像差与自适应光学 26
nr/^HjMV 6、热晕效应 29
X2#;1 ku 7、部分相干光模拟 34
neC]\B[Xm 8、谐振腔的
优化设计 43
3e)3t ` 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
23a&m04Rk 10、非稳环形腔模拟 53
7X| M\WUq 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
-QaS/WO_ 12、体全息模拟 63
]sz3:p=5 13、利用全息图实现加密和解密 68
n1Ag o3NM 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
#^IEQZgH 15、拉曼放大器 80
/?b<}am 16、瞬态拉曼效应 90
^:0NKq\ 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
BS }uv3 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
x)@G+I\u 19、光学参量振荡器 109
|qra.\ 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
oL' :07_ 21、ZIG-ZAG放大器 122
5p&&EA/ 22、多程放大器 133
*GsrG*OM*D 23、调Q激光器 153
n*\AB=|X 24、
光纤耦合系统仿真 161
=Ewa}$- 25、相干增益模型 169
7S<Z&1( 26、谐振腔往返传输内的采样 181
1a{~B# 27、光纤激光器 191
H9)$ #r6i MI[=,0`D GLAD案例索引手册
NJ-cP m 5utMZ>%w_# 目录
9.5hQZ B^(0>Da\ 目 录 i
?5m[Qc(< ["N>Po GLAD案例索引手册实物照片
;F@dN,Y GLAD软件简介 1
k07 JMS? Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
AR\1w' Ex1a: 基本输入 2
o?P(Fuf Ex1b: RTF命令文件 3
&libC>a[ Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
/Ny/%[cu Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
BY:
cSqAW Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
fU~>A-P Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
vO" $Xw Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
F0Xv84:O Ex3: 单位选择 7
d87pQ3e:& Ex4: 变量、表达式和数值面 7
qv3L@"Ub Ex5: 简单透镜与平面镜 7
Yg%V Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
NXDV3MH= Ex7: mirror/global命令 8
v
F L{j Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
w&;\}IS Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
=Feavyx Ex8b: 离轴单抛物面 12
5}e-~- Ex8c: 椭圆反射镜 12
GpF, =: Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
WT(R =bLw Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
LJZEM;;} Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
Dbyy H_ Ex10: 宏、变量和udata命令 17
=_cWCl^5 Ex11: 共焦非稳腔 17
"/hs@4{u9 Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
6"
3!9JC Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
r jU $*+ Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
'rf='Y Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
-'k<2 "z Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
vzaxi;S< Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
_}Jz_RS2` Ex13: 相位像差 20
UR-e'Z&] Ex13a: 各种像差的显示 21
?Z!itB~ Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
9>le-}~ Ex14: 光束拟合 23
Fg4eIE-/M Ex15: 拦光 24
sr#,S(p Ex16: 光阑与拦光 24
A'|W0|R9 Ex17: 拉曼增益器 25
[sz#*IJ Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
D'O[0?N"g Ex19: 会聚光束的拉曼过程,简单动力学分步法 26
C bG"8F|4 Ex20: 利用wave4的拉曼放大,准直光束 28
Iu0K#.s_ Ex21: 利用wave4的四波混频,准直光几何传输 29
0e8)*2S Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
x#dJH9NR[ Ex23: 利用wave4的四波混频,会聚光束 30
hUGIy( Ex24: 大气像差与自适应光学 31
?vf{v Ex24a: 大气像差 32
r~nrP=-% Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
iCk34C7 Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
_* 4
< Ex25: 地对空激光通讯系统 32
;?inf`t Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
1Sz5&jz Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
!9iVe7V Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
u[ 2R>= Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
@b!fs Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
+}4vdi" Ex28: 相位阵列 35
jy@}$g{ Ex28a: 相位阵列 35
XNu2G19jb Ex28b: 11×11的转向激光阵列,阻尼项控制 35
x+yt|
&B Ex29: 带有风切变的大气像差 35
5bmtUIj Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
[4xN:i Ex31: 热晕效应 36
Y<#7E;aL Ex31a: 无热晕效应传输 37
h"%6tpV- Ex31b: 热晕效应,无动力制冷 37
V^L;Nw5h Ex31c: 热晕效应,动力制冷和像差 37
#C%<g:F8 Ex32: 相位共轭镜 37
L1)?5D Ex33: 稳定腔 38
"P<~bw5 Ex33a: 半共焦腔 38
WHAEB1c#Q Ex33b: 半共焦腔,1:1内腔
望远镜,理想透镜 39
S2jo@bp! Ex33c: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,透镜组 39
|BYD] vK Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
%q>gwq
A Ex33e1: 相干注入,偏心光输入(1) 40
d2X#_(+d Ex33e2: 相干注入,偏心光输入(2) 40
,b{G(sF Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
F>*w)6 4~ Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
5W<BEcV\ Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
e4CG=K3s Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
UQW;!8J#R( Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
i-E&Y*\^9H Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
?wwY8e?S Ex33l: 谐振腔耦合 43
?Cu#( Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
sMO3eNLn Ex34: 单向稳定腔 45
#On1Q:d Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
-QS_bQG% Ex35a: 分布式传输,孔径划分方法 51
6oUT+^z# Ex35b: 分布式传输,入射光中添加相位光栅 53
bJ. ((1$ Ex35c: 分布式传输,折射面上添加相位光栅 54
>Ckb9A Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
)_bXKYUX*0 Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
TS3 00F Ex36: 有限差分传播函数 57
<j,7Z>Rk\x Ex36a: FDP与软孔径 58
:l9C7o Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
\D}/tz5~B Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
lBh {8a|2W Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
cVulJ6 Ex37b: 偏振,表面极化效应 60
V<nzThM\ Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
I/^Lr_\ Ex37d: 偏振,古斯-汉欣位移(1) 61
.WG@"2z| Ex37e: 偏振,采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移(2) 61
wp*;F#: G Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
(x=NA
) Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
T
86}^=-5 Ex38: 剪切干涉仪
5jjJQ' 62
C!Tl?>Tt Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
?on3z Ex40: 相位共轭,有限相互作用长度 64
.+[[m$J Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
)UJ]IB-Q|1 Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
j@9nX4Z Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
OB$A"XGAEV Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
UJ6WrO5#kB Ex45: 环形非稳腔,工作物质具有聚焦性质 66
~kN6Hr*X Ex46: 光束整形滤波器 68
?=4J Ex47: 增益片的建模 68
QL\'pW5 Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
vB.LbYyF Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
t<: XY Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器,单步骤 70
$\P!P. Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
rqa;MPl Ex47e: 点对点控制增益与饱和,多光束的饱和 70
msoE8YK&tg Ex48: 倍频 70
45-pJf8F Ex49: 单模的倍频 71
,[Ytl Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
6s|C:1](b Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
eN jC.w9 Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
jliKMd<? Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
e@Mm4&f[p Ex52: 锥像差 72
#4"\\ Ex53: 厄米高斯函数 74
&'|bZms g Ex53a: 厄米高斯多项式 75
`,7BU??+u Ex53b: 径向偏振光的建构,HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
C(gH}N4 Ex54: 拉盖尔函数 75
J\ 3~ Ex55: 远场中的散斑效应 75
}D|"$* Ex56: F-P腔与相干光注入 75
j4NS5 Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
&_-~kU1K^ 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
v=X\@27= ? 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
@P@t/ Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
HWs?,AJNxB Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)(续) 76
4QDF%#~q^ Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
4z$eT Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
lR-4"/1|y Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
]AfeaU'> Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,无吸收情况 79
Z&}94 Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,有吸收情况 79
sjzZl*GSy Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,比尔定律与自聚焦 79
8ztY_"]3p Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,吸收、自聚焦、像差 79
-EL"Sv? Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
thq(tK7 Ex59a: 焦平面上的球差,有拦光 80
:z^c<KFX Ex59b: 焦平面上的球差,无拦光 80
~w!<J-z) Ex59c: 2f透镜,焦平面扫描 80
duwZe+ Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
naAZR*(A Ex60a: 对散焦的简单优化 80
ixU1v~T Ex60b: 优化的数值验证,数值目标 81
jNB-FVaT Ex60c: 优化的数值验证,阵列目标 81
]p$fEW g Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化,数值验证 81
@s@r5uR9B Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化,内置函数 81
Pu}2%P)p Ex61: 对加速模型评估的优化 82
KWd]?e) Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
,NVQ C= Ex62a: 平面波光栅,小的遮光片的影响 85
EW YpYMkm Ex62b: 平面波光栅,第二个光栅的影响 85
Pw+cpM8< Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
t4 aa5@r Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
,{]>U'- Ex65: 非相干
成像与光学传递函数(OTF) 85
Qy9#(596 Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
X}S<MA` Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
|~uCLf> Ex67a: 六边形透镜阵列 88
G`TO[p]q Ex67b: 矩形透镜阵列 88
2.2 s>?\ Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
GV%ibqOpQj Ex67d: 矩形柱透镜 88
hL&z"_` Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
7MBz&wE^f Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
1tfm\/V}ho Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
i5:fn@& Ex67h: N×N的激光二极管阵列,高斯型包络面 88
=G*<WcR Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
A2htD!3 Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔,工作波长为1μ 89
ZfIQ Fh> Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔,工作波长为100μ 89
X4 xnr^ Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
E?%rmdyhL! Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
?HU(0Vgn' Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
M`S >Q2{ Ex69c: 速率方程与单步骤 92
V>z8*28S. Ex69d:
半导体增益 92
W${0#qq Ex69e: 三能级系统的增益,单一上能级态 93
A.(Z0,S-i Ex69f: 速率方程的数值举例 93
0~"{z>s ' Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
(?oK+,v?L Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
OCF=)#}qd Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
hfVJg7- Ex69j: 稳态速率方程的解 93
Pq !\6s@ Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
'Kc;~a Ex70: Udata命令的显示 93
-R|v&h%T Ex71: 纹影系统 94
*\-6p0~A Ex72: 测试ABCD等价系统 94
@#;~_?$?C Ex73: 动态存储测试 95
{QJJw}!# Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
1[mX_ }K Ex75: 锥面镜 95
~
M@8O Ex75a: 无焦锥面镜,左出左回 95
Z+FJ cvYx Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移,左出左回 97
/2WGo- Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
UG 9uNgzQ/ Ex75d: 无焦锥面镜,位置偏移较大 98
l2z@t3{ Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
7oK!!Qd^w 。。。。后续还有目录
"){"{~ 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
arRbq!mO lg~Gkd6