[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 0q(}nv  
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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。 E$dPu  
l -us 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。 nE#p Ry]  
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。 JSCe86a7<E  
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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。 {[QCuR  
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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。 (mIw3d8Tz  
不当之处，敬请指正！ !=M[u+-  
OI</o0Ca  
Ub!MyXd{q  
目录 Ha{#  
前言 2 E4~k)4R  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 YNV4w{>FD  
2、带有反射壁的空心波导 7 ;@xSJqT  
3、二元光学元件建模 14 cXu"-/  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 oZTKG'  
5、大气像差与自适应光学 26 (;-< @~2  
6、热晕效应 29 $ \0)~cy  
7、部分相干光模拟 34 [A99
e`  
8、谐振腔的优化设计 43 'B0= "7  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 Lq.aM.&;#  
10、非稳环形腔模拟 53 %7WGodlXW  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 M:i;;)cq  
12、体全息模拟 63 udYk 6  
13、利用全息图实现加密和解密 68 |9cJO@  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 ^"N]i`dIF  
15、拉曼放大器 80 [O92JT:li  
16、瞬态拉曼效应 90 70IBE[T&  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 g9~>mJR  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 -)_"7}|u5  
19、光学参量振荡器 109 KLi&TmIB  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 k4Ed7T-  
21、ZIG-ZAG放大器 122 P5/\*~}  
22、多程放大器 133 {1a%CsCM  
23、调Q激光器 153 R>1  
24、光纤耦合系统仿真 161 ha_&U@w  
25、相干增益模型 169 T;jy2|mLo  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 %!Z9: +;B  
27、光纤激光器 191 . AJ(nJ)  
6S*L[zBnA\  
GLAD案例索引手册 >;I$&  
3Q'Q %2  
目录 Hxe!68{aR  
Bg.~#H  
目   录 i {akSK  
>S\D+1PV  
_Ec9g^I10  
GLAD软件简介 1 V?x&.C2Z  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 ft
$@':F  
Ex1a: 基本输入 2 CHxu%-g  
Ex1b: RTF命令文件 3 mOm_a9ML  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 AG?cI@',  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 h$3o]~t  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 f'501MJu  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 };{V]f 0  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 Lh eOGM  
Ex3: 单位选择 7 wQ!C9Gp3e  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 yb{ud  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 dV_ClH &)  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 [N]5)n  
Ex7:  mirror/global命令 8 iKs @oHW  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 PtP{_9%Dz  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 F\LAw#IJ  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 (t$jb|Oa  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 Pv@P(y?\  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 Vqr#%.N  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 glk-: #  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 PHZ+u@AA6@  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 IY$v%%2WZ  
Ex11: 共焦非稳腔 17 S.G"*'N  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 L-J 7z+{  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 %ae|4u#b  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 tb#9TF  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 ~< ~PaP$=\  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 D}.Pk>5  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 ANqWY&f  
Ex13: 相位像差 20 ST'eJ5P7!5  
Ex13a: 各种像差的显示 21 J/OG\}  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 Yz"B  
Ex14: 光束拟合 23 ~8fy qE$  
Ex15: 拦光 24 \PHbJN:BI  
Ex16: 光阑与拦光 24 3W&f^*  
Ex17: 拉曼增益器 25 $q}zW%  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 Kyn[4Bu!?  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 H>
Y0R  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 j%_{tB  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 .X2fu/}  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 >"Tivc5  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 _SVIY@K|/  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 Vp"=8p#k  
Ex24a: 大气像差 32 3 VNPdXsh  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 ,q[aV 6kO  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 q oA?  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 ,tZJSfHB  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 c%?31t  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 YB;q5[  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 WR5@S&fU`  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 `1O<UJX  
Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35 cu~dbv6H  
Ex28: 相位阵列 35 nu=yE$BN{  
Ex28a: 相位阵列 35 /y2)<{{I  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 H{tG:KH  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 wWh)yfPh8H  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 utH/E7^8  
Ex31: 热晕效应 36 G6*P]<  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 !L|}/u3v  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 8ch^e[U`  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 [unK5l4_!  
Ex32: 相位共轭镜 37 \ytF@"7  
Ex33: 稳定腔 38 KR49Y>s<  
Ex33a: 半共焦腔 38 \w6A-daD0  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 cN{(XmX5n  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 k'(d$;Jgr  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 1o Z!Up0  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 vJ&g3ky  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 :"ta#g'  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 d_ [l{  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 .m;5s45O{  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 Q;h6F{i  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 c] '-:=  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 K[j~htC{I"  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 SJ
 ay  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 )qq5WShMJ  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 (4GDh%  
Ex34: 单向稳定腔 45 NK
yKsu  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 eH0^d5bH  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 QDHTP|2e  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 o@5zf{-  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 Z)Zc9SVC  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 +N3f{-{"Yo  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 &"R`:`XF  
Ex36: 有限差分传播函数 57 _ Vo35kA  
Ex36a: FDP与软孔径 58 ^!FLi7X  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 $XZC8L#  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 -zSkon2Y^  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 uOv0ut\\G  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 P {0iEA|k  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 2jT2~D.U1  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 cYeC7l"  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 LBw$K0  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 )%(V.?eW  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 X<8   
Ex38: 剪切干涉仪 57S!X|CE  
62 Mhwuh`v%  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 x("V+y*  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 `B%IHr  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 }2!=1|}  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 S=^kR [O"  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 ->u}b?aF  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 k^i\<@v  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 />13?o#  
Ex46: 光束整形滤波器 68 9sId2py]W  
Ex47: 增益片的建模 68 vMHJgpd&j  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 ],l}J'.8<V  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 u$MXO].Q  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 Ia%S=xU{=  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 t/KH`  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 OH_mZA  
Ex48: 倍频 70 1Y6DzWI  
Ex49: 单模的倍频 71 !zR1CM  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 [+2iwfD  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 6qF9+r&e?  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 C?h}n4\B^?  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 Pe`eF(J  
Ex52: 锥像差 72 R\MFh!6sn  
Ex53: 厄米高斯函数 74 ')82a49eA  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 H\^zp5/  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 ]7/6u.G7R  
Ex54: 拉盖尔函数 75 (DTXc2)c  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 wticA#mb  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 )d =8)9B  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 3o.9}`/  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 k@=w? m  
Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 TJ`Jqnh  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 #k/N
S  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 .ZVADVg\  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 D6NgdE7b  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 'g#EBy  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 6b7SA,  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 2)4oe  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 %1UdG6&J_  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 +hL%8CVU M  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 P7|x=Ew;`  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 V")u y&Ob  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 V 3yt{3Or  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 a`E1rK'  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 %VsIg  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 <UE-9g5?G  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 oRZ--1oR_  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 rzO5 3\  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 eW/sPQ-  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 d'UCPg<Y  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 u~7 ,v  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 _gn`Y(c$%  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 N^@aO&+A  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 >oasA2S  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 /5&'U!:+  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 o>?#$~XNv  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 @@~Ql  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 <xO" E%t  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 $^Z
ugD  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 `44 }kkBT  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 E,$5V^ 9  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 |x/00XhS  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 
Qk#`e  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 "+k^8ki  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 m)oGeD( !  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 {~a+dEz  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 M_Z(+k{Gy  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 DD^iEh
G  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 P8\bi"iiN  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 vC|V8ea  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 ZMn~QU_5  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 l6z}D;4  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 ;($"_h  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 "4[8pZO/  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 bS"zp6Di  
Ex69d: 半导体增益 92 yf@DaIG  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 kD{qW=Lpn  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 #}|g8gh  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 S :%SarhBD  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 ReZ&SNJ  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 V0)F/qY  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 9n!IdqKN  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 <o:|0=Swb  
Ex70: Udata命令的显示 93 = k7}[!T  
Ex71: 纹影系统 94 EI!e0V1!  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 OK\F  
Ex73: 动态存储测试 95 ,d~6LXr<fM  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 6>R|B?I%  
Ex75: 锥面镜 95 d^W1;0  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 o{I]c#W  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 H%^j yGS  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 b@ S.  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 .Mz'h9@  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 4b<>gpQ  
。。。。后续还有目录 o'auCa,N  
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