[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 l c '=mA  
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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。 .>IhN 5  
+o51x'Ld*  
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。 L;f!.FX#  
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。 @$+ecaVW  
2]ape !(  
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。 82DmG@"s2  
1{r)L{]  
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。 q+vx_4  
不当之处，敬请指正！ 5>\/[I/!  
+@/"%9w
 
[ra_ 2R  
目录 w:<W.7y?0  
前言 2 k'5?M  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 v3jg~"!  
2、带有反射壁的空心波导 7 \<)9?M
:  
3、二元光学元件建模 14 PuZf/um  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 <N9[?g)  
5、大气像差与自适应光学 26 7[}xP#Z  
6、热晕效应 29 Os1>kwC  
7、部分相干光模拟 34 BFOq8}fX2  
8、谐振腔的优化设计 43 w2'f/  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 6 jn3`D  
10、非稳环形腔模拟 53 3z&Fi;<+j  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 <fFTY130:  
12、体全息模拟 63 xsMBC  
13、利用全息图实现加密和解密 68 9BuSN*4  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 Oal3rb  
15、拉曼放大器 80 &mtJRfnu  
16、瞬态拉曼效应 90 uPl\I6k  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 D'Y-6W3  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 qCnZhJ  
19、光学参量振荡器 109 eXf22;Lz  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 M!XsJ<jN/  
21、ZIG-ZAG放大器 122 (X3Tav  
22、多程放大器 133 :HwA 5Z#  
23、调Q激光器 153 T]=r Co  
24、光纤耦合系统仿真 161 nPy$D-L,  
25、相干增益模型 169 ptZ <ow&  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 3S}Pm2D2  
27、光纤激光器 191 D
S[#|  
Cy=Hy@C  
GLAD案例索引手册 Xn%pNxUL  
Gvr@|{k  
目录 trp0V4b8  
z3;*Em8Ir  
目   录 i ,~]tg77  
<t \H^H!  
T r1?620  
GLAD软件简介 1 ,^. 88<  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 3 C<L  
Ex1a: 基本输入 2 @6]sNm  
Ex1b: RTF命令文件 3 RpD=]y!5_  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 mh{1*T$fP  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 J.xPv)1'  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 428>BQA  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 8Y7Q+p|O  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 "$N+"3I  
Ex3: 单位选择 7 `6]%P(#a  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 @3C>BLI8+  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 wlqpn(XR  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 Gf
mI<{da  
Ex7:  mirror/global命令 8 U_n9]Z  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 x?2@9u8Yb  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 `yH<E+   
Ex8b: 离轴单抛物面 12 ;CPr]avY  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 )6D,d5<  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 Ke2ccN  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 t? yz  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 ^!<BQP7  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 &p4&[H?  
Ex11: 共焦非稳腔 17 `</ff+Q6  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 Pu*6"}#~  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 }n3/vlW9  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 ~^r29'3  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 xgKdMW'%g:  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 8L:ji,"  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 fj;y}t1E]  
Ex13: 相位像差 20 1Y7Eajt-5  
Ex13a: 各种像差的显示 21 {^7Hgg  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 P'Ux%Q+B>  
Ex14: 光束拟合 23 j)/nKh4O  
Ex15: 拦光 24 opy("qH  
Ex16: 光阑与拦光 24 ~l]ve,W[  
Ex17: 拉曼增益器 25 W"}M1o  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 %)/P^9I6  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 hp5|@  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 C8 xZ;V]  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 |ZRagn30  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 @M_oH:GV  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 0Tx{3#  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 ]v]qChZHd  
Ex24a: 大气像差 32 qQ?"@>PALD  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 3TY5;6  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 gT0BkwIV  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 m g4nrr\  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 w~"KA6^  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 >aj7||K  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 :7!0OVQla\  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 ,^w?6?,&l}  
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 v*
SEb~[  
Ex28: 相位阵列 35 +wN^c#~7  
Ex28a: 相位阵列 35 MHX?@. v  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 qUob?| ^   
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 s/q7.y7n{  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 g1W.mAA3B  
Ex31: 热晕效应 36 w35J.zn  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 1DE<rKI  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 i+S) K  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 <UV1!2nv*  
Ex32: 相位共轭镜 37 | r&k48@  
Ex33: 稳定腔 38 |:xYE{*)H  
Ex33a: 半共焦腔 38 f78An 8  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 c#Sa]n  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 ;CmS ~K:  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 \{Z;:,S  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 %)|9E>fP]N  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 4E]l{"k<  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 5q;GIw^L  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 TDFkxB>  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 toya fHf  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 |)b6>.^  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 7VqM$I  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 im9G,e  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 q)S^P>  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 s:/8[(A  
Ex34: 单向稳定腔 45 z(_Ss@ $  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 Bm.:^:&k  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 % NA9{<I  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 8S mCpg  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 tD(7^GuR  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 =vDEfO/T  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 )vjh~ybZ  
Ex36: 有限差分传播函数 57 aY'C%^h]  
Ex36a: FDP与软孔径 58 Z&1T  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 wQP^WzNE  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 trPAYa}W  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 =j5
MFX.-o  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 n>+mL"hs  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 7 %Oa;]|  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 s>;v!^N?u  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 z3&]%Q&  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 `k[-M2[  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 8+a
4>8[M  
Ex38: 剪切干涉仪 -+ SF  
62 Cjqklb/  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 D
oJ\ q+  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 F(k.,0Nc  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 S1p;nK  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 4 N H  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 v, n$^R  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 WG6FQAo^8  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 hU`wVy  
Ex46: 光束整形滤波器 68 k9  "[H'  
Ex47: 增益片的建模 68 Qy^1*j<@&  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 UDL!43K  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 x(hE3S#+  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 e,F1Xi#d  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 Q1O}ly}JS  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 ,k{#S?:b  
Ex48: 倍频 70 @.b+av4J  
Ex49: 单模的倍频 71 iF-6Y0~8  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 =yr0bGy`-  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 6+.uU[x@  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 A<5ZF27  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 &Q;sSIc  
Ex52: 锥像差 72 -yE/f2PgQ  
Ex53: 厄米高斯函数 74 &Sl[lXE  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 p2n0Z\2  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 Y ;u<GOe  
Ex54: 拉盖尔函数 75 yaah*1ip[  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 tZ} v%3  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 6l5:1|8b,!  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 U]^HjfX\  
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 -BRc8 /  
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 @y='^DQ*  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 }Mf!-g  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 ofPHmh`  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 P;P%n  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 e\Y*F  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 $ et0s;GBv  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 eoai(&o0$  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 $nb[G$  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 bu:S:`  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 *+j*{>E  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 &xa(BX%,c  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 ;pqg/>W'  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 rs,2rSsg!  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 -R57@D>j\  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 :YXX8|>  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 Gnfd;. (.  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 :uWw8`  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 * mOo@+89  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 D}dn.$  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 4a'N>eDR  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 `8^TTQ  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 A6:es_  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 BF
L`!^  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 t?}zdI(4  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 ]z l[H7  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 G]+&!4  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 k p<OJy  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 7w'wjX-  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 x|mqL-Q f  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 ny`#%Vs  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 o$w_Es]Ma  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 ?Lyxw]  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 &?q/1vLa  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 B[V+ND'(  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 &;+-?k|  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 LL2=&VK  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 +6';1Nb@  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 D@Vt^_  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 a#>Yh;FA  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 qOSM}ei>s  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 fjU8gV  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 \De{9v  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 nq6@6GRG  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 9\/xOwR  
Ex69d: 半导体增益 92 8ELCs<xI  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 MrDc$p W G  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 i(iXD  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 u/M+u;  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 T;,cN7>>O  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 (CsD*U`h  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 !Cr(Pe]  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 %@.v2 cT  
Ex70: Udata命令的显示 93 Y8o)FVcyNy  
Ex71: 纹影系统 94 .Yf:[`Q6g  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 B5X(ykaX~  
Ex73: 动态存储测试 95 Ed_N[I   
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 ||;hciO  
Ex75: 锥面镜 95 @>p<3_Y1  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 ](&{:>RNJ  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 :.$3vaZ@  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97  CCL  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 ly:
q6i  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 M+w=O!dq  
。。。。后续还有目录 ~S8*t~  
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