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    [产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-01-22
    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*  
    %-?HC jT  
    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。 g W'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.p s*  
    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,^Y 647  
    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 +ew2+2  
    Ex17: 拉曼增益器 25 _UKH1qUd4  
    Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 6n 37R#(  
    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$6=/?U_  
    Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35 ;B>2oq  
    Ex28: 相位阵列 35 +*-u_L\'  
    Ex28a: 相位阵列 35 >v^Bn|_/  
    Ex28b: 11×11的转向激光阵列,阻尼项控制 35 i9fK`:)  
    Ex29: 带有风切变的大气像差 35 GPnd7}Tn  
    Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 [X[d`@rXv  
    Ex31: 热晕效应 36 ^50#R< Ny  
    Ex31a: 无热晕效应传输 37 d[;=X.fZ2  
    Ex31b: 热晕效应,无动力制冷 37 Fn0Rq9/@  
    Ex31c: 热晕效应,动力制冷和像差 37 >Z ZX]#=I  
    Ex32: 相位共轭镜 37 6'd=% V  
    Ex33: 稳定腔 38 i~ D,  
    Ex33a: 半共焦腔 38 u1 d{|fF  
    Ex33b: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,理想透镜 39 PW)XDo7  
    Ex33c: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,透镜组 39 sxcpWSGA^  
    Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 Cn4o^6?"  
    Ex33e1: 相干注入,偏心光输入(1) 40 O.4ty)*  
    Ex33e2: 相干注入,偏心光输入(2) 40 Z{nJ\`  
    Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 6( TG/J  
    Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 &scHyt  
    Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 |NFX"wv:c<  
    Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 +FiM?,G  
    Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 O@St^o*A}  
    Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 b6BeOR*ps  
    Ex33l: 谐振腔耦合 43 ]l.y/pRP5[  
    Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 o(5Xj$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*y hx  
    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;K u  
    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 Dl hb'*@  
    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 +$R4'{9q  
    Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 6rlafISvO  
    Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器,单步骤 70 >g8H  
    Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 'B&gr}@4O=  
    Ex47e: 点对点控制增益与饱和,多光束的饱和 70 |f+|OZY  
    Ex48: 倍频 70 *|S.[i_7  
    Ex49: 单模的倍频 71 /Zs;dam  
    Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 D9 `J||]E  
    Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 u2crL5^z2)  
    Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 }nNZp  
    Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 K4938 v  
    Ex52: 锥像差 72 r(9#kLXg  
    Ex53: 厄米高斯函数 74  a~>.  
    Ex53a: 厄米高斯多项式 75 n<47#-  
    Ex53b: 径向偏振光的建构,HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 &wc% mQV  
    Ex54: 拉盖尔函数 75 Xk=bb267  
    Ex55: 远场中的散斑效应 75 3_k.`s_Z  
    Ex56: F-P腔与相干光注入 75 CjRI!}S  
    Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 -7^?40A  
    Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面,峰值出现在140° 76 !qe ,&JL  
    Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 hkOhY3K5  
    Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 PMPB}-d  
    Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)(续) 76 =?fxPT[1K  
    Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 \%Wu`SlDp9  
    Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 LJ7Qwh_",  
    Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 }c/p+Wo  
    Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,无吸收情况 79 ?2h)w=dO  
    Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,有吸收情况 79 IK~'ke  
    Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,比尔定律与自聚焦 79 2S'{$m)  
    Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,吸收、自聚焦、像差 79 yu8xTh$:  
    Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 0N02E  
    Ex59a: 焦平面上的球差,有拦光 80 yhnhORSY;  
    Ex59b: 焦平面上的球差,无拦光 80 (80 Tbi~+  
    Ex59c:  2f透镜,焦平面扫描 80 Y"J' 'K  
    Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 daamP$h9  
    Ex60a: 对散焦的简单优化 80 \va'>?#o1  
    Ex60b: 优化的数值验证,数值目标 81 ux-puG  
    Ex60c: 优化的数值验证,阵列目标 81 C4vmgl&  
    Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化,数值验证 81 aKi&2>c5>  
    Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化,内置函数 81 |#hj O3  
    Ex61: 对加速模型评估的优化 82 ""-#b^DQ  
    Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 ry bs9:_}  
    Ex62a: 平面波光栅,小的遮光片的影响 85 WDznhMo  
    Ex62b: 平面波光栅,第二个光栅的影响 85 ?"oW1a\  
    Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 ' fXBWi6  
    Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 72J@Dc  
    Ex65: 非相干成像与光学传递函数(OTF) 85 QU0FeGtz  
    Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 p9c`rl_N  
    Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 JBY`Y ]V3  
    Ex67a: 六边形透镜阵列 88 3q +C8_:  
    Ex67b: 矩形透镜阵列 88 %6-5hBzZN  
    Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 3{wr*L1%-~  
    Ex67d: 矩形柱透镜 88 "VEA71  
    Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 5}J|YKyP  
    Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 L< 3U)Gp  
    Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 ""LCyKu   
    Ex67h: N×N的激光二极管阵列,高斯型包络面 88 R+}x#  
    Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 D|zlC,J,  
    Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔,工作波长为1μ 89 <HReh>)[  
    Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔,工作波长为100μ 89 46U?aHKW@|  
    Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 j,@N0~D5  
    Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 *=+m;%]_  
    Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 $"V gN ynq  
    Ex69c: 速率方程与单步骤 92 _ ," -25a  
    Ex69d: 半导体增益 92 'rWu}#Nb  
    Ex69e: 三能级系统的增益,单一上能级态 93 VU~ R  
    Ex69f: 速率方程的数值举例 93 Grot3a  
    Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 kGaK(^w  
    Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 "'389*-  
    Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 aI8k:FK"  
    Ex69j: 稳态速率方程的解 93 Z' cQ< f  
    Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 ]#)1(ZE  
    Ex70: Udata命令的显示 93 ARcPHV<(2  
    Ex71: 纹影系统 94 bwH l}3  
    Ex72: 测试ABCD等价系统 94 ED9uKp<Wbv  
    Ex73: 动态存储测试 95 n%N|?!rB  
    Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 hN(sz  
    Ex75: 锥面镜 95 /$]#L%   
    Ex75a: 无焦锥面镜,左出左回 95 0}(ZW~& 1  
    Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移,左出左回 97 Jptzc:~B  
    Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 SkGh@\  
    Ex75d: 无焦锥面镜,位置偏移较大 98 &hciv\YT2W  
    Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 g~zz[F 8U  
    。。。。后续还有目录 qx#k()E.U  
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