[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 U#FJ8CD&u  
iC5JU&l  
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。 Xx9~  
r,Y/4(.c7U  
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。 Rm[rQ}:  
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。 ,Rr&.
 

b/D9P~cE  
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。 ~;O=
7  
:+Z>nHe  
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。 ;03*qOYc  
不当之处，敬请指正！ DY+8m8!4H  
Do[ F+Y  
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目录 Lu#@~  
前言 2 R(7X}*@X  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 ^JF_;~C  
2、带有反射壁的空心波导 7 ke;*uS  
3、二元光学元件建模 14 |Z^c#R  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 @gl%A&a  
5、大气像差与自适应光学 26
XR=c 8f  
6、热晕效应 29 }mT%N eS  
7、部分相干光模拟 34 "`1of8$X7  
8、谐振腔的优化设计 43 e&a[k  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 [2H(yLwO  
10、非稳环形腔模拟 53 WHD/s  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 [0,q7d?"  
12、体全息模拟 63 #*;fQ&p  
13、利用全息图实现加密和解密 68 `$x#_-Hn  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 o4I!VK(C#s  
15、拉曼放大器 80 ;HLMU36q  
16、瞬态拉曼效应 90 k~s>8N:&G  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 9|kE
q>d  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 smLDm  
19、光学参量振荡器 109 |yl0}.()  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 +EB,7<5<  
21、ZIG-ZAG放大器 122 |Nx!g fU  
22、多程放大器 133 Z@aL"@2]a  
23、调Q激光器 153 GzZ|T7fm  
24、光纤耦合系统仿真 161 5)zh@aJ@  
25、相干增益模型 169 Drq{)#7  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 u>i+R"hi"  
27、光纤激光器 191 '>Wuu
kC  
Bc"}nSjH  
GLAD案例索引手册 O t4+VbB6  
Z?!:=x>7m  
目录 LXEu^F~{u#  
OaCj3d>  
目   录 i I9j+x])  

Ai_|)  
q ]R @:a/  
GLAD软件简介 1 nR|LV'(  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 @.]K6qC  
Ex1a: 基本输入 2 kFZu/HRI  
Ex1b: RTF命令文件 3 !m O] zn  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 Q{|'g5(O  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 p2f WL  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 eq 1 4  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 L"vG:Mq@D  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 Cq;K,B9  
Ex3: 单位选择 7 {4jSj0W  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 .$s|T  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 Q_|S^hxQ  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 iO=uXN1g  
Ex7:  mirror/global命令 8 {aa,#B]i  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 aKU8" 5  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 3/|{>7]1  
Ex8b: 离轴单抛物面 12
d~b
H!P  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 WMz|FFKVY  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 ,xM*hN3A  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 \]:NOmI^'  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 +z?f,`.*  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 ]` Gz_e  
Ex11: 共焦非稳腔 17 ?j$8Uy$$  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 UU~;B  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 n)7$x
YuH  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 R\=\6("  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 z8[|LF-dx  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 l{SPV8[i  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 %1d6j<7  
Ex13: 相位像差 20 ~ilBw:L-3  
Ex13a: 各种像差的显示 21 {_N(S]Z  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 ZjbG&oc  
Ex14: 光束拟合 23 8[P6c;\  
Ex15: 拦光 24 GM56xZ!2T  
Ex16: 光阑与拦光 24 r\- k/0  
Ex17: 拉曼增益器 25 Jy[8,X  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 RpXGgw  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 lSv;wwEg  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 @9P9U`ZP  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 H4",r5qw:  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 iK0J{
'  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 y(BLin!O.  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 u\Q**m2XP  
Ex24a: 大气像差 32 ~
l(tl[  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 @uD{`@[  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 (j Q6~1  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 '"p*FN  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 d33Nx)No  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 Q"_T040B
 
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 Y-k~ 7{7  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 f;dU72]q+  
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 gx R|S  
Ex28: 相位阵列 35 d(tf:@  
Ex28a: 相位阵列 35 W
C;a  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 zC;lfy{f=  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 m8A1^ R  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 <G=@Gl  
Ex31: 热晕效应 36 j@\/]oL^We  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 RLX^'g+P  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 UoT}m^ G  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 l+qtA~V&2  
Ex32: 相位共轭镜 37 Pu*UZcXY  
Ex33: 稳定腔 38 VQ}3r)ch  
Ex33a: 半共焦腔 38 md LJ,w?{  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 f=Y9a$.:M  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 }r<^]Q*&p  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 !sWB
j'[>  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 q9]L!V9Rv  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 m3e49 bP  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 Tz~ftf  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 l~c>jm8.  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 V2skr_1  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 X}^gmu<Vla  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 ;itg>\p3  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 p[:%Ck"$7  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 {-qTU6  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 %*}f<k{6  
Ex34: 单向稳定腔 45 kfECC&"  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 /a)=B)NH  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 8nR,GW\  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 h%e!f#  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 l_EI7mJ  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 jo
#F&  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 1OS3Gv8jc~  
Ex36: 有限差分传播函数 57 <-aI%'?*  
Ex36a: FDP与软孔径 58 p8J"%Jq}  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 3&:fS|L~c  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 EOC"a}Cq-  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 ZM!~M>B9R  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 F'*4:WD7  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 ^2@~AD`&h  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 FQl|<l6  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 "V2$g  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 x*)O<K  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 ;Bi{;>3  
Ex38: 剪切干涉仪 C =U4|h~W  
62 c>.Xc[H  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 f d5~'2  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 (DAJ(r~  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 ,BAF?}04=  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 Ba~Iy2\x  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 "KwKO8f  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 P2F>iK#U  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 #1R %7*$i  
Ex46: 光束整形滤波器 68 >^N:A  
Ex47: 增益片的建模 68 `h6W@ROb  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 =Y[Ae7e  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 s~G{-)*  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 N4-J !r@#~  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 4pv:u:Z  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 pXa? Q@6  
Ex48: 倍频 70 p
60D{UzU  
Ex49: 单模的倍频 71 7i/Cax  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 l[k$O$jo  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 O2f2Fb$B7  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 {c;3$  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 [%kucG
C7  
Ex52: 锥像差 72 :DJ@HY  
Ex53: 厄米高斯函数 74 +6atbbe}  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 C"<@EMU9  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 wt;aO_l  
Ex54: 拉盖尔函数 75 oJ:J'$W(  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 R3A^VE;qP  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 ;0'v`ob'.?  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 *_wBV M=2  
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 =@o}  
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 Q2Rj0E`  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 b??1Up  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 I"4B1g  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 d.A0(*k,  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 -f=hL7NW  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 Lw`\J|%p  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 ~l~g0J
 
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 mZyTo/\0  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 J7xmf,
76w  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 >^&+,*tsS4  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 T^_9R;  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 ZI7<E  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 HJmO+  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 
hLRQ)  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 xJCpWU3wM  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 /&yT2p  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 t=AR>M!w~  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 tUQ)q  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 ZtVa*xl  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 yhaYlYv[_3  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 kns]P<g  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 tS$Ne7yk e  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 @V)WJ{  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 HdM;c*K  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 VM[8w`  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 *rLs!/[Z_  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 I?QKd@  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 $$a"A(Y  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 }8HLyK,4  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 &^.'g{\Y  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 zlfm})+G  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 3>+;G4  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 9[`6f8S_$  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 D6w0Y:A{.  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 `;;!>rm  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 9=|5-?^  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 0NxaQ`\  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 L6^h3*JyD  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 q`P:PRgM  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 4tI~d8?pk+  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 :R)IaJ6)  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 F}Au'D&n_  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 5WUrRQ?E  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92
isjkfl-!  
Ex69d: 半导体增益 92 ?D_zAh?pW  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 wrbDbp1L  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 C1=[\c~jw  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 D)5wGp  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 LdOB[W  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 ze-iDd_y  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 U^xFqJY6  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 ]arP6iN+  
Ex70: Udata命令的显示 93 :|a[6Uwl\V  
Ex71: 纹影系统 94 ?U |lZ~o  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 ?Rdi"{.wI  
Ex73: 动态存储测试 95 W>~V?%F&'  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 .qZ<ROZ  
Ex75: 锥面镜 95 <Wpz\U  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 L-XTIL$$  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 WCH>9Z>cj  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
G.Q+"+*^  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 Sz =z TPnO  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 Xy._&&pt  
。。。。后续还有目录
*$QUE0  
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