[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 zA$ Y@f  
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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。 :N^B54o%6  
;,TT!vea  
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。 RT'5i$q
[  
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。 v,
N!cp1  
kO^  
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。 {~}:oV  
y6sY?uu  
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。 imwn)]LR  
不当之处，敬请指正！ X"g,QqDD  

s5{H15  
xDekC~Zq  
目录 H3d|eO4+W  
前言 2 SJj_e-  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 d3?gh[$  
2、带有反射壁的空心波导 7 d/3&3>/  
3、二元光学元件建模 14 2fc+PE  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 _f "I%QTL  
5、大气像差与自适应光学 26 v[x 5@$  
6、热晕效应 29 n31nORx50  
7、部分相干光模拟 34 F{7 BY~d  
8、谐振腔的优化设计 43 e*( _Cvxp  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 d3T7$'l$  
10、非稳环形腔模拟 53 1uA-!T*e>  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 CnY dj~  
12、体全息模拟 63 >[T6/#M  
13、利用全息图实现加密和解密 68 5qqU8I  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 w8>bct3@  
15、拉曼放大器 80 n],cs  
16、瞬态拉曼效应 90 C`3fM05g  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 SFsT^f<  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 A"+t[0$.  
19、光学参量振荡器 109 #vBSg  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 >i61+uzEd+  
21、ZIG-ZAG放大器 122 ih:%U  
22、多程放大器 133 G
Wj !n  
23、调Q激光器 153 m]=G73jzO  
24、光纤耦合系统仿真 161 l$!NEOK  
25、相干增益模型 169 nu|odP  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 Xa>c]j  
27、光纤激光器 191 ?f:\
&+.&  
W`wT0kP?*]  
GLAD案例索引手册 &.0wPyw  
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目录 CFY4PuI"!  
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目   录 i L#IY6t  
jz&=8  
63i&e/pv  
GLAD软件简介 1 u`*
$EP-%  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 z5[Qh<M  
Ex1a: 基本输入 2 F
EA/}*2F  
Ex1b: RTF命令文件 3 e7U9"pk  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 jN7Z}1`  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 ,(#n8|q4  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 (jE[W:  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 Qm?o^%a  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 L=<,+m[!  
Ex3: 单位选择 7 k1FG$1.  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7  bqR0./V  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 m%OX< T!  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 gBd~:ZUa  
Ex7:  mirror/global命令 8 r3Ih]|FK#  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 'BEM:1)  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 yucbEDO.  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 sWLH"'Z  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 <{1 3Nd'o  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 v|>'m#Ln2  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 >Gxu8,_;  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 pM@0>DVi  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 W}oAgUd  
Ex11: 共焦非稳腔 17 +)d7SWO6]!  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 ]p~,C*UH0  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 W3i X;-Z  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 IAn/?3a~  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 ((_v>{  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 TqMy">>  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 nr{}yQu  
Ex13: 相位像差 20 "{(4  
Ex13a: 各种像差的显示 21 !O8vr4=  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 }Rq-IRa'  
Ex14: 光束拟合 23 7Y'.yn  
Ex15: 拦光 24 qUp DmH  
Ex16: 光阑与拦光 24 `L}Irt}  
Ex17: 拉曼增益器 25 -U_<:  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 })r[qsv  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 @AkD-}^[  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 1Xu^pc  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 ;;- I<TL  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 v~>4c<eG  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 xo_Es?  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 +EgQj*F*  
Ex24a: 大气像差 32 <%rG*vzi  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 $PNIuC?=  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 Z$5@r2d)  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 (@?PN+68|  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 dmD':1  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 ;HaG-c</  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 e[8p/hId  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 6*2z^P9FRj  
Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35 ve /Q6j{  
Ex28: 相位阵列 35 'rdg  
Ex28a: 相位阵列 35 TNC,{sM  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 SNd]c  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 wBXgzd%L  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 `795K8  
Ex31: 热晕效应 36 5ff66CRw  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 ;dYpdy  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 2}Q)&;u  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 &sQtS  
Ex32: 相位共轭镜 37 e&u HU8k*  
Ex33: 稳定腔 38 k^.9;FmQ  
Ex33a: 半共焦腔 38 u]ZCYJ>  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 !g~xn2m$R  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 `7|v  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 KyAQzN9  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 ZUMzWK5Th  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 L+s,,k  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 X Jy]d/  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 LE!3'^Zq  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 8<uKzb(O:  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 vV|u+v{  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 B;':Eaa@  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 R28h%KN  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 gKS0!U  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 M(S:&GOU  
Ex34: 单向稳定腔 45 mi3yiR  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 nK6{_Y>  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 j4Cad  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 -$4
PY,  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 f?_H02j`/E  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 Zl.}
J,0F  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 r>`65o  
Ex36: 有限差分传播函数 57 qMz0R\4  
Ex36a: FDP与软孔径 58 V5RfxWtm:  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 aC$hg+U$G  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 B}YB%P_CWs  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 \=4[v-3H  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 y#^d8 }+  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 j
#0@%d  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 y%\kgWV  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 pVPCxP  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 Je+z\eT!5<  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 5B@+$D[0?3  
Ex38: 剪切干涉仪 .QzHHW4&0  
62 ]Z@-r  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 ~(%n
nG6x  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 o6ec\v!l-  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 \:\rkc9LI  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 5R/!e`(m  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 q
3e%L  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 CbA!  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 TP[<u-@G  
Ex46: 光束整形滤波器 68 Uo<d]4p $  
Ex47: 增益片的建模 68 [GX5jD#  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 B3]q*ERAo  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 Uoh!1_oV  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 =M)+O%`*6  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 ,[%KSyH  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 {xp/1?Mo*  
Ex48: 倍频 70 8/x@
|rjW  
Ex49: 单模的倍频 71 (u+3{Eb  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 Lk6UT)C  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 fn(KmuNA  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 0$%:zHi5g  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 L\
XnTL{  
Ex52: 锥像差 72 pM=@  
Ex53: 厄米高斯函数 74 |vw0:\/H  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 [*Nuw_l  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 0{j]p^'<  
Ex54: 拉盖尔函数 75 Jc"xH~,  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 (4LXoNT  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 YN#i^(  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 h.E8G^}@  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 D$d8u=S  
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 u;GS[E4  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 SZW`|ajH  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 p?2\9C4  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 E4GtJ`{X  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 fgK1+sW  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 ~oy=2Q<Z  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 `h}fS4CO  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 Z1 %"w*U  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 :a @_GIC  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 ov*?[Y7|~  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 V6P2W0m  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 eW,{E)x:  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 SKt&]H  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 iqm]sC`  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 bfcQ(m5  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 gQMcQV]C$  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 >M=_:52.+  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 3DRJl,v  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 `>-fU<Q1  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 4u- mE  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 ~(OG3`W!  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 mQdF+b1o  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 S-l<+O1fy  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 ^)oBa=jL4  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 Vea2 oQq  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 
9.u}<m  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 *:S_v.Y3"  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 =?]H`T:  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 "159Q  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88  |Hx#Uk#  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 -5vg"|ia,  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 x7\b-EC  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 >-U'mkIH  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 \PReQ|[ah  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 $eHYy,,  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 .n$c+{  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 F
M$$0}X  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 _L?MYkD  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 h</,p49gM  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 HiAj3  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 sgYPR  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 k
U:ge  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 tb$I8T  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 NM FgCL  
Ex69d: 半导体增益 92 dfy]w4ETB  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 Qa`+-Wu8  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 'q>2WP|UY9  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 X1DE   
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 X~UrAG}_  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 XLHi  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 g[G+s4Nv  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 L%S(z)xX3  
Ex70: Udata命令的显示 93 aSse' C<a  
Ex71: 纹影系统 94 UHyGW$B  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 v9k\[E?  
Ex73: 动态存储测试 95 mD5Vsy{Pb  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 ,~Y[XazT
 
Ex75: 锥面镜 95 :m]KVcF.  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 K;8{qQ*  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 79&=MTM  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 ]S0=&x@,  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 {Jbouj?V!  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 @LSfP  
。。。。后续还有目录 "+XF'ZO  
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