前言
//VgPl a4FvQH#j 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。
z.{T`Pn t&(}`W 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。
;5 cg<~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。
\R45#.
P6X DPn]de:e 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。
IbQ3* %-?HCjT 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。
gW'aK>*c 不当之处,敬请指正!
^G{3x c[ @-&o` G"0YCi#I| 目录
j{EN % 前言 2
_wp6rb:8! 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
Px&*&^Gf[b 2、带有反射壁的空心波导 7
y4s]*?Wz 3、二元光学元件建模 14
7Zp'}Om<I 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
-Cv:lJj 5、大气像差与自适应光学 26
|cL'4I>b9 6、热晕效应 29
ZLe@O~f;% 7、部分相干光模拟 34
aS?A3h4WM_ 8、谐振腔的
优化设计 43
2SEfEkk 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
Pq`]^^=be' 10、非稳环形腔模拟 53
%"V Y) 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
tG(?PmQ 12、体全息模拟 63
0EfM~u 13、利用全息图实现加密和解密 68
zh)qo 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
A!&p,KfT5+ 15、拉曼放大器 80
L%9DaK 16、瞬态拉曼效应 90
#\1;d8h 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
r-'(_t~FT 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
NK]X ="` 19、光学参量振荡器 109
NxVqV5' 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
1pogk0h.: 21、ZIG-ZAG放大器 122
)~;= 0O |X 22、多程放大器 133
a5C% OI< 23、调Q激光器 153
fb[f >1| 24、
光纤耦合系统仿真 161
c.m8~@O5+ 25、相干增益模型 169
a+ZP]3@
7 26、谐振腔往返传输内的采样 181
vK)^;T ; 27、光纤激光器 191
.]g>. ]&w>p#_C GLAD案例索引手册
IQxY]0\uf6 ECqcK~h#E 目录
-qz; +CtsD9PA 目 录 i
"jly[M}C
ENm\1 GLAD案例索引手册实物照片
B P%>J^ GLAD软件简介 1
fgYdKv8 Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
~|kre:j9 Ex1a: 基本输入 2
!q;EC`i# Ex1b: RTF命令文件 3
4Mi~eL%D
( Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
_3DRCNvh Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
&S9Sl Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
2V7x Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
),y{.n:wm Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
C4e3Itc9X Ex3: 单位选择 7
!Vl>?U?AN Ex4: 变量、表达式和数值面 7
H Yt&MK Ex5: 简单透镜与平面镜 7
o,(MB[|hQ Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
KW|X\1H Ex7: mirror/global命令 8
w?]k$ Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
_svY.ps* Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
)B.NV<m Ex8b: 离轴单抛物面 12
z( L\I Ex8c: 椭圆反射镜 12
7sZVN Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
5fuOl-M0W Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
)MqF~[k<- Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
?3jOE4~aHr Ex10: 宏、变量和udata命令 17
v`evuJ\3 Ex11: 共焦非稳腔 17
lx,^Y647 Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
kb{h` Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
hGyi@0
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
*.4;7# Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
bSsX)wHm Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
m,',luQ Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
rCqcl Ex13: 相位像差 20
#?L%M Ex13a: 各种像差的显示 21
I@~hz%' Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
1"ko wp Ex14: 光束拟合 23
ZOvMA]Rf Ex15: 拦光 24
&g;4;)p*8 Ex16: 光阑与拦光 24
+ew 2+2 Ex17: 拉曼增益器 25
_UKH1qUd4 Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
6n37R#( Ex19: 会聚光束的拉曼过程,简单动力学分步法 26
Vvu+gP'z. Ex20: 利用wave4的拉曼放大,准直光束 28
@bU(z$eB Ex21: 利用wave4的四波混频,准直光几何传输 29
v`#T)5gl- Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
l&cYN2T
b Ex23: 利用wave4的四波混频,会聚光束 30
v]+,kbT Ex24: 大气像差与自适应光学 31
:c%vl$ Ex24a: 大气像差 32
l1On .s Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
<_&tP=h Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
l}B,SkP^ Ex25: 地对空激光通讯系统 32
zS*GYE(l^ Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
4SSq5Ve< Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
rSDS9Vf( Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
]Ija,C!# Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
KY$6=/?U_ Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
;B>2oq Ex28: 相位阵列 35
+*-u_L\' Ex28a: 相位阵列 35
>v^Bn|_/ Ex28b: 11×11的转向激光阵列,阻尼项控制 35
i9fK`:) Ex29: 带有风切变的大气像差 35
GPnd7}Tn Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
[X[d`@rXv Ex31: 热晕效应 36
^50#R<Ny Ex31a: 无热晕效应传输 37
d[;=X .fZ2 Ex31b: 热晕效应,无动力制冷 37
Fn0Rq9 /@ Ex31c: 热晕效应,动力制冷和像差 37
>Z
ZX]#=I Ex32: 相位共轭镜 37
6'd=% V Ex33: 稳定腔 38
i~
D, Ex33a: 半共焦腔 38
u1d{|fF Ex33b: 半共焦腔,1:1内腔
望远镜,理想透镜 39
PW)XDo7 Ex33c: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,透镜组 39
sxcpWSGA^ Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
Cn4o^6? " Ex33e1: 相干注入,偏心光输入(1) 40
O.4ty)* Ex33e2: 相干注入,偏心光输入(2) 40
Z{nJ\` Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
6(
TG/J Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
&scHyt Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
|NFX"wv:c< Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
+FiM?,G Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
O@St^o*A} Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
b6BeOR*ps Ex33l: 谐振腔耦合 43
]l.y/pRP5[ Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
o(5Xj$Z Ex34: 单向稳定腔 45
P_)h8-!+ $ Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
J8w#J Ex35a: 分布式传输,孔径划分方法 51
N9IBw', Ex35b: 分布式传输,入射光中添加相位光栅 53
Dn;6O Ex35c: 分布式传输,折射面上添加相位光栅 54
T.nY>Q8 Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
AK%2#}k. Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
v7"' ^sZ? Ex36: 有限差分传播函数 57
Kj;gxYD>6 Ex36a: FDP与软孔径 58
\P% E1c# Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
s\g"~2+ Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
xFcJyjo^z Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
7Z;bUMYtx Ex37b: 偏振,表面极化效应 60
M; *f(JY$ Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
8*yhx Ex37d: 偏振,古斯-汉欣位移(1) 61
c0M=T Ex37e: 偏振,采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移(2) 61
E?san;Ku Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
J{c-'Of2yi Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
Dlhb'*@ Ex38: 剪切干涉仪
O}\$E{- 62
iW\cLp " Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
C8i6ESmU Ex40: 相位共轭,有限相互作用长度 64
bp Q/#\Z Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
I\J^@&JE Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
3n-~+2l Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
tM3eB= .* Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
N3 qtq9{ Ex45: 环形非稳腔,工作物质具有聚焦性质 66
*k$&U3= Ex46: 光束整形滤波器 68
2:0'fNXop Ex47: 增益片的建模 68
??Zh$^No: Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
+$R4'{9q Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
6rlafISvO Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器,单步骤 70
>g8H Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
'B&gr}@4O= Ex47e: 点对点控制增益与饱和,多光束的饱和 70
|f+|OZY Ex48: 倍频 70
*|S.[i_7 Ex49: 单模的倍频 71
/Zs;dam Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
D9`J||]E Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
u2crL5^z2) Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
}nNZp Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
K4938
v Ex52: 锥像差 72
r(9#kLXg Ex53: 厄米高斯函数 74
a~>. Ex53a: 厄米高斯多项式 75
n<47#- Ex53b: 径向偏振光的建构,HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
&wc%mQV Ex54: 拉盖尔函数 75
Xk=bb267 Ex55: 远场中的散斑效应 75
3_k.`s_Z Ex56: F-P腔与相干光注入 75
CjRI!}S Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
-7^?40A 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
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