[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 k~>(XG[x&  
?xj8a3F  
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。 ")Fd'&58  
cbJgeif  
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。 [6!k:-t+  
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。 S<nF>JRJa  
F!vrvlD`s  
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。 .WF"vUp  
LDt6<D8,Q  
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。 @>8(f#S%  
不当之处，敬请指正！ cgb>Naa<  
%ih\|jRt  
?H=YJK$k  
目录 k~tEUsv  
前言 2 Qte5E}V`  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 .(@=L1C<}J  
2、带有反射壁的空心波导 7 :
aNjh  
3、二元光学元件建模 14 {T4_Xn
-I  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
z$1RD)TQB  
5、大气像差与自适应光学 26 0+>g/>  
6、热晕效应 29 =3bk=vy  
7、部分相干光模拟 34 ,&o9\|ih7]  
8、谐振腔的优化设计 43 I{IB>j}8  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 n`5Nf  
10、非稳环形腔模拟 53
IK -vcG  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 Ic/hVKYG5  
12、体全息模拟 63 Cd%5XD^  
13、利用全息图实现加密和解密 68 @@Q4{o  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 xQFRM aQE  
15、拉曼放大器 80 S@,/
$L  
16、瞬态拉曼效应 90 w~]2c{\Qz  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 .e
JKIck  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 TK5$-6k  
19、光学参量振荡器 109 ,cxqr3 o  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 4&*lpl*N  
21、ZIG-ZAG放大器 122 |O8e;v72g^  
22、多程放大器 133 0)dpU1B#M  
23、调Q激光器 153 \]
x`f3F  
24、光纤耦合系统仿真 161 q`e0%^U  
25、相干增益模型 169 0F$|`v"0  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 534pX7
dg  
27、光纤激光器 191 ?
'V78N sA  
fG2)r  
GLAD案例索引手册 0AnL]`"t.3  
k=)U  
目录 :DH@zR  
SzLlJUVX  
目   录 i *"^X)Y{c+l  
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rJ*~  
3U6QYD55]]  
GLAD软件简介 1 /E6)>y66  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 11PL1zzH  
Ex1a: 基本输入 2 JQ+Mg&&Q  
Ex1b: RTF命令文件 3 G]B0LUT6c  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 r'i99~  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 I gJu/{:y^  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 s.z)l$  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 %jAc8~vW?  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 _kD5pC =  
Ex3: 单位选择 7 Gb^63.}  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 dOD(<  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 KE\>T:  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 ?"b __(3  
Ex7:  mirror/global命令 8 4f j}d.?  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 H [+'>Id:  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 r,eH7&P9{  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 }%KQrlbHJl  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 &tOo[U?  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 rbf5~sw&8+  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 hx^@aI
 
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 
ZPf&4#|  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 R5sEQ| E  
Ex11: 共焦非稳腔 17 ( %sfwv  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 u&y> '  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 .3EEi3z
6z  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 WGV]O|  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 `
_ ^I 2  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 nu^@}|UG  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 X}
B]5  
Ex13: 相位像差 20 eHx {[J?  
Ex13a: 各种像差的显示 21
)+FnwW  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 py$Gy-I~[  
Ex14: 光束拟合 23 e\z,^  
Ex15: 拦光 24 ,5 ,r.  
Ex16: 光阑与拦光 24 r[E#JHw  
Ex17: 拉曼增益器 25 1drg5  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 6X ]I`e  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 [<+T
@"y  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 ~U<j_j)z4.  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 # l1*#Z  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 qLBQ!>lR  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 65B&>`H~  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 dhLd2WSyH  
Ex24a: 大气像差 32 covCa)kf  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 FUI/ A>  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 L<  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 s2sJJdN  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 D[T\_3W  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 ,-])[u  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 ;180ct4  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 oKRI2ni$j9  
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 <a CzB7x  
Ex28: 相位阵列 35 *h?*RUQ  
Ex28a: 相位阵列 35 |$8N*7UD  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 =j_4!^  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 B <Jxj  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 gC6Gm':c  
Ex31: 热晕效应 36 N]BH67<  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 ({4?RtYm  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 pJ?y  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 B_!S\?}$  
Ex32: 相位共轭镜 37 |}l/6WHB  
Ex33: 稳定腔 38 h\C1:0x{  
Ex33a: 半共焦腔 38 D
$hK  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 .Sm 8t$  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 rp]H&5.*  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 _J>Ik2EF  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 2Z(?pJyDM  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 JWt
@vf~  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 Y(JZP\Tf_N  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 j1JdG<n  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 Qz"@<qgQy  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 ziAn9/sT  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 NR^Z#BU  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 yrzyus  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 j97c@  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 nQw, /Lk  
Ex34: 单向稳定腔 45 "t{D5{q|[k  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 q|.0Ja  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 q!d7Ms{q  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 rp-.\Hl/a  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 w
h]v{Fi'  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 <t*3w  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 ]{-ib:f
~  
Ex36: 有限差分传播函数 57 5IG#-Q(6sp  
Ex36a: FDP与软孔径 58 6.v)q,JL  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 \n0Gr\:  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 mqQ//$Y   
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 &>@EfW](  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 q_6<}2m,U  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 (.M &nN'Ce  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 bmC{d  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 pr"q-S>E  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 Oi!uJofW  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 `?"[u"*  
Ex38: 剪切干涉仪 -A8CW9|mk  
62 h*NBSvn  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 gdBH\K(\  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 oF
Jx8XU  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 S#D6mg$Z,  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 jivGkIj!8  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 y#{> tC  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 yzCamm4~0  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 5DeAH;  
Ex46: 光束整形滤波器 68 "CQ:<$|$  
Ex47: 增益片的建模 68 p\|*ff0  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 &C E){jC  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 bq}o#d5p-_  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 tw]Q5:6  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 fH
5/  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 a/ Z\h{*  
Ex48: 倍频 70 9
r,7>#IF  
Ex49: 单模的倍频 71 9&KiG* .  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 z!\)sL/"  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 GA)t!Xg^  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 2HREO@._)  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 ytGcigw(P  
Ex52: 锥像差 72 AtlUxFX0S  
Ex53: 厄米高斯函数 74 ~d6zpQf7>  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 Z:%~Al:  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 Bt-2S,c
,o  
Ex54: 拉盖尔函数 75 arj?U=zy  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 -6>T0-  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 I.}E#f/A'  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 6M_,4> -  
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 Hk|wO:7
Be  
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 w ]$Hr   
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 @ **]o  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 KP]{=~(  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 ?,x3*'-(  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 0=KyupwXC  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 kC-OZVoO  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 (E?X@d iu  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 PzDekyl  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 ?r-W , n  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 Tf?|*P  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 UgZuEfEGve  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 <%]i7&8|  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 G$$y\e$  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 3rw<#t;v  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 <2{-ey]  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 OB5`a,5dI  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 gCY%@?YyN  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 T4x%dg  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 #Rcb iV*M  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 _"0Bg3Y  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 LL^WeD_Y  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 ]728x["(19  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 Rz9IjL.Z  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 }&O}t{gS*  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 a$ FO5%o  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 `8D}\w<eI  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 _B5v&#h(.  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 z<9wh2*M  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 U0X?~ 1  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 8%D 2G i  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 Dm0Ts~  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 ^9*kZV<K  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 e${Cf  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 -3On^Wj]  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 %d#h<e|,.  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 ?m>!P@ M  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 48Z0aA~+  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 -'mTSJ.}  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 Doj>Irj?7  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 6<h ==I   
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 OkaNVTB  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 rsgTd\b  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 HSsG0&'-Y  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 V*1hoC#  
Ex69d: 半导体增益 92 "MNI_C#{  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 nkn4VA?"  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 ~SN *  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 oi:!YVc  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 \T]'d@Wyd  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 Yy3g7!K5E  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 Ri mz~}+  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 5:sk&0:@U  
Ex70: Udata命令的显示 93 T@)|0M  
Ex71: 纹影系统 94 6A9 r{'1  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 qPG>0 O  
Ex73: 动态存储测试 95 K~ob]I<GiB  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 +#V.6i  
Ex75: 锥面镜 95 zt|DHVy  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 Yg kd1uI.  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 >j$y@"+  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 .ZK^kcyA  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 7U,[Ruu  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 r#X6jU  
。。。。后续还有目录 .L#U^H|  
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