[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 i+)}aA  
gv#c~cX]  
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。 YA"Ti9-EV  
UR1JbyT  
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。 S$jV|xKB  
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。 9|N"@0<B  
2&.n  
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。 )+n,5W  
zNV!@Yr  
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。 $!|8g`Tm  
不当之处，敬请指正！ cebs.sF:  
Q%& _On  
X-)RU?  
目录 wC(vr.,F  
前言 2 &c!j`86y*  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 %NT`C9][  
2、带有反射壁的空心波导 7 M&qh]v gC  
3、二元光学元件建模 14 Ew %{ i(d  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 EjR_-8@FK  
5、大气像差与自适应光学 26 PPoI>J  
6、热晕效应 29 9;0V  /y  
7、部分相干光模拟 34 7Wwp )D  
8、谐振腔的优化设计 43 c=A(o
 
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 .KLm39j(  
10、非稳环形腔模拟 53 >~I xyQp  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 Pz]bZPHn  
12、体全息模拟 63 3h9Sz8  
13、利用全息图实现加密和解密 68 eyeNrk*2o  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 q&X
CX$N  
15、拉曼放大器 80 oA4D\rn8"  
16、瞬态拉曼效应 90 <w0NPrS]  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 Zm%VG(l  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 qwq/Xcv  
19、光学参量振荡器 109 (Wd_G-da  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 
@+'c+
  
21、ZIG-ZAG放大器 122 op hH9D  
22、多程放大器 133 Y{B9`Z  
23、调Q激光器 153 (^sh  
24、光纤耦合系统仿真 161 \Fj5v$J-  
25、相干增益模型 169 "?apgx 6  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 9=t#5J#O  
27、光纤激光器 191 <^lJr82  
([:]T$0 #  
GLAD案例索引手册 qbS'|--wH  
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目录 qqncl
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Y,k(#=wg  
目   录 i C=fsJ=a5;  
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GLAD软件简介 1 CY34X2F  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 OnZF6yfN=3  
Ex1a: 基本输入 2 nD7|8,
'  
Ex1b: RTF命令文件 3 v`y6y8:>  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4  )|v^9  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 &!ED# gs  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 mDE'<c`b4  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 `/z_rqJ0CL  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 JkZ50L  
Ex3: 单位选择 7 9]"S:{KSCn  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 6SE6AL<b  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 <3d;1o  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 vt//)*(.$  
Ex7:  mirror/global命令 8 =WC-Sj{I  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 /QQ8.8=5  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 [+;qWfs B  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 ,Du@2w3Cq  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 {J (R  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 !)N|J$FU  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 p8Iw!HE  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 mw_ E&v  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 F8H'^3`b`U  
Ex11: 共焦非稳腔 17 x<)G( Xe*  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 r#A_RZ2~@  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 ["}A S:  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 0
o;O`/x  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 @5WgqB  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 BPqk"HG]T  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20  {@gAv!  
Ex13: 相位像差 20 d{f@K71*  
Ex13a: 各种像差的显示 21 ^(ScgoXva  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 2R]&v;A  
Ex14: 光束拟合 23 !YiuwFt  
Ex15: 拦光 24 +iy7e6P  
Ex16: 光阑与拦光 24 j Fma|y  
Ex17: 拉曼增益器 25 4e +~.5r@i  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 hrbo:8SL  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 [8"ojhdV  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 LOr|k8t
L%  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 #O~XVuvF0  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 5!Bktgk.  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 5o#Yt  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 Bd@'e7{  
Ex24a: 大气像差 32 piOXo=9H.  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 %K(0W8&  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 X eoJ$PfT  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 q_ %cbAcD  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 [|[>}z:  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 k6!4Zz_8  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 *:_P8G;  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 B<7/,d'  
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 EATu KLP\  
Ex28: 相位阵列 35 y:d{jG^
 
Ex28a: 相位阵列 35 @m~RtC-Q  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 B
6]<G-
 
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 o%[U
 
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 &.Q8Mi aT  
Ex31: 热晕效应 36 F2 ~%zNe  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 aE|OTm+@9;  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 -kpswP  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 f?56=& pHY  
Ex32: 相位共轭镜 37 ]X
eO0Y  
Ex33: 稳定腔 38 S[,8TErz  
Ex33a: 半共焦腔 38 {f/]5x(_  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 LZ U$  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 
Xf d*D  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 4=Gph  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 5,pSg  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 !:CJPM6j3  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 PUdM[-zjh  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 3= -pG  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 &\C [@_  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 xd-XWXc  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 g~S)aU\:,  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 k+^'?D--'P  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 o.-C|IXG  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 re &E{  
Ex34: 单向稳定腔 45 ,xI%A, (,;  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 is?2DcSl5  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 [
xb]Wf  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 X|DO~{-au  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 #~L h#  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 c+dg_*^  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 b;GD/UI  
Ex36: 有限差分传播函数 57 Pw0Ci  
Ex36a: FDP与软孔径 58 AVw%w&|%  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 ,8MLoZ_  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 jJZgK$5+  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 J;$N{"M  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 Q@@v1G\
 
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 1w(JEqY3h:  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 P u0uKE  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 a4i:|
  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 m~hoE8C$  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 JUAS$Y  
Ex38: 剪切干涉仪 c`*TPqw(B[  
62 Q,h7Sk*  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 D4JLtB'=  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 f.B>&%JRZ  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 ra N)8w}-  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 A'&n5)tb  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 9Z5D\yv?H  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 m
qff]m  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 @4$\ 5%j  
Ex46: 光束整形滤波器 68 +>~?m*$  
Ex47: 增益片的建模 68 0c^>eq]  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 )6KMHG  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 gk[{2HgN  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 KInk^`C/H  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 YC_5YY(k  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 aVL=K  
Ex48: 倍频 70 YXurYwV  
Ex49: 单模的倍频 71 Mb1t:Xf^g  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 `+:.L>5([  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 iJ' xh n  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 {gNV[45  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 7!y5 SX8C  
Ex52: 锥像差 72 jOpcV|2  
Ex53: 厄米高斯函数 74
qn1255fB  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 2QpHvsl_  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 %?^6).aEK  
Ex54: 拉盖尔函数 75 z@Q@^ &0Mr  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 'J&f%kx"  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 h7*W*Bd  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 ofYlR
|  
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 Ch$*Gm19Z  
Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 Uy ?  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 ,lA.C%4au~  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 6 5y+Z  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 ;$Y4xM`=m  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 )irRO8  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 mC?i}+4>4R  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 8d*/HF)h  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 ac kqH+'  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 "H-"  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 wn_b[tdxq  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 #P]#9Ty:  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 >9RD_QG7  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 Q+b D}emd  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 LK6; ?m  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 )o-Q!<*1  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 ZxV"(\$n  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 I$E.s*B9  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 b@3_L4~  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 pfu1O6R  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 JpsPNa  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 "&+"@<  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 OGl$W>w1  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 pdJ/&ufh  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 lWBb4 !l  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 bAKiq}xG%i  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 MlLb|!,)T  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 |6=p{y  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 N2.AKH  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 z
IP6\u  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 `
PYJ^I0  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 WTImRXK4  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 ,`ZYvF^%  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 %QKZT=}  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 ~QvqG{bFB  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 []a[v%PkG  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 aK`@6F,]j  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 8,0YD#x  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 u7?$b!hG^C  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 22f`LoM  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 [<'-yQ{l\  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 5@^ dgq  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 Q{B}ef  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 LM&y@"wfm  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 CHV*vU<N  
Ex69d: 半导体增益 92 $Of0n` e  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 nLV9<M Zm  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 ooUk O  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 WVY\&|)$  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 R(n^)^?  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 Bz5-ITX   
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 i1S>yV^l  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 2h[85\4  
Ex70: Udata命令的显示 93 [HCAmnb  
Ex71: 纹影系统 94 P-ri=E}>  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 sZW^!
z  
Ex73: 动态存储测试 95 pZtu&R%GU  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 wm+/e#'&  
Ex75: 锥面镜 95 765p/**  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 61xs%kxb..  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 x' .:&z  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 irN6g#B?  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 P;k0W>~k  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 _x!7}O#k  
。。。。后续还有目录 |g=="  
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