[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 3QpTO,  
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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。 o6 /?WR9  
zKNk(/y  
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。 eORt qX8*  
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。 3nO|A:
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k&b>-QP6  
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。 '#PT C,0UJ  
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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。 )c/] 8KU  
不当之处，敬请指正！ RulIzv  
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D6w0Y:A{.  
目录 T (qu~}  
前言 2 9!LAAE`  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 \IKr+wlN8  
2、带有反射壁的空心波导 7 7F.,Xvw&@  
3、二元光学元件建模 14 :"4~VDu  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 &>o)7H];  
5、大气像差与自适应光学 26 (]:G"W8f  
6、热晕效应 29 
Qxwe,:  
7、部分相干光模拟 34 *q RQN+%  
8、谐振腔的优化设计 43 y_6HQ:  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 @UKd0kxPN{  
10、非稳环形腔模拟 53 z2V!u\It  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 nFqMS|EN  
12、体全息模拟 63 -LyIu#  
13、利用全息图实现加密和解密 68 utr_fFu  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 Z(L>~+%  
15、拉曼放大器 80 {)mlXo(On  
16、瞬态拉曼效应 90 i+;EuHf  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 gP3[=a"\  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 157X0&EX  
19、光学参量振荡器 109 nMhc3t  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 Z]tz<YSkG  
21、ZIG-ZAG放大器 122 y;;@T X  
22、多程放大器 133 ^N]*Zf~N?  
23、调Q激光器 153 %9j]N$.V  
24、光纤耦合系统仿真 161 STI8[e7{  
25、相干增益模型 169 %^S1 fUwT  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 M-NR!?9  
27、光纤激光器 191 f =Nm2(e  
2,+H;Ypi!  
GLAD案例索引手册 \m<*3eS  
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目录 d^7<l_u~ !  
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目   录 i 1WU-gQki!  
?^dyQhb  
4 QWHGh"  
GLAD软件简介 1 [lf[J&}X  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 5q\]]LV>  
Ex1a: 基本输入 2 PYZ8@G  
Ex1b: RTF命令文件 3 H_{Yr+p  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 Q-\: u~  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 ZR1EtvVG  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 aa|xZ  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 \|Mz'*  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 fIu/*PFPVY  
Ex3: 单位选择 7 E:2Or~  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 ){v nmJJ%  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 n'SnqJ&}  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 s^cHR1^  
Ex7:  mirror/global命令 8 {'/8{dS  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 Y9ru~&/o$  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 /wQD
cz  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 E11"uWk`  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 b<%6aRC\  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 Lr`yl$6  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 \n}
cx~j  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 Qk((H~I}  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 N)QW$iw9  
Ex11: 共焦非稳腔 17 >6c{CYuT  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 MZ0 J/@(  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 \Q]7Hw<  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 Lx.X#n.]T  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 8IO4>CMkv  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 _s^sZ{'2_  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 O[!]/qP+.  
Ex13: 相位像差 20 ./u3z|q1  
Ex13a: 各种像差的显示 21 bYiaJ  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 zFlW\wc  
Ex14: 光束拟合 23 WawOap  
Ex15: 拦光 24 cf96z|^C  
Ex16: 光阑与拦光 24 vForj*Xo  
Ex17: 拉曼增益器 25 aPRF  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 Ay[6rU
O  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 [5H#ay  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 bO9X;}\6  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 Wh,p$|vL  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 {$Qw]?Yv
 
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 hDCR>G  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 ^]K_k7`I  
Ex24a: 大气像差 32 y\S}U{*Z'  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 3= PRe  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 (<|,LagTuc  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 <d8Yk>R  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 Y-v6xUc{F  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 C1hp2CW$5/  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 04o(05K  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 qeypa!  
Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35 X-=49)  
Ex28: 相位阵列 35 jx J5F3d  
Ex28a: 相位阵列 35 V3 2F  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 b:2#3
;)  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 v#TU7v?~  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 6YNd;,it>p  
Ex31: 热晕效应 36 B
Ki@c\Wb  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 9J*.'Y  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 wZ0RI{)s'  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 a0~LZQ?  
Ex32: 相位共轭镜 37 FG/1!8F  
Ex33: 稳定腔 38 Kqm2TMO]>V  
Ex33a: 半共焦腔 38 PY[nnoF"|  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 Ejmpg_kux  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 /@ m]@  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 ''tCtG" Xi  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 {{qu:(_g  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 Z):q1:y  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 1aDx 6Mq  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 s+DOr$\  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 VX0}x+LJ  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 DZ"'GQSg  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 #A\@)wJ  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 Xh+;$2l.B  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 a]]eQ(xQ  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 f?W_/daP  
Ex34: 单向稳定腔 45 9eBD)tnw  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 [>![ViX  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 !Ah v07SI  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 gamE^Ee  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 ?fW['%  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 iSbPOC7  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 8 kvF~d ;  
Ex36: 有限差分传播函数 57 42M_ %l_  
Ex36a: FDP与软孔径 58 ia@ |+r  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 s5h}MXIXw  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 |yS  %  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 > 9.%hSy  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 'hR0JXy  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 F_G .$aCc  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 (1 (~r"4I  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 Hsn'"  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 Wn2'uZ5If  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 bb
M^J  
Ex38: 剪切干涉仪 GXG 7P,p,  
62 9HB+4q[  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 =WT&unw}
 
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 bFjH*~ P  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 'Fy"|M;2  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 CFC15/yU  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 X!_&%^L'  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 ClG\Kpirh  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 JR8|!Of@B  
Ex46: 光束整形滤波器 68 X$e*s\4  
Ex47: 增益片的建模 68 4_kY^"*#"  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 ]~2iducB,  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 EQN)y27poW  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 'Lq+ONX5  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 nrHC;R.nE  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 !wN2BCSY@  
Ex48: 倍频 70 z%S$~^=b  
Ex49: 单模的倍频 71 @R%*;)*F  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 URceq2_  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 UB/"&I uo  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 "iTjiH)Q(  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 KLvAe
>#,  
Ex52: 锥像差 72 !B 4zU:d  
Ex53: 厄米高斯函数 74 ?a#Gn2  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 .W^B(y(tA  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 f"RC(("6W  
Ex54: 拉盖尔函数 75 U0t|i'Hx  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 T%% 0W J  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 ~Oa$rqu%m  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 3_<l`6^Ns/  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 8tQ;N'  
Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 "I66@d?  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 cI P.5)Ca  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 u$yXuFj/  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 PChew3  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
.u>[m.  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 rCwE$5 b  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 hs[x\:
})/  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 d\uN  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 Q66 +  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 +q'\rpt  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 }/dk2!?ig  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 }[Z'Sg]s  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 ("\{=XAQ  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 jB8Q% {%  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 ||JUP}eP  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 E/g"}yR  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 K fD.J)  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 Z/
%FQ  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 ;+<IWDo  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 )O"E#%  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 kL%ot<rt)w  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 I<O$);DV'  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 ._^}M<o L  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 yI 2UmhA  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 gE _+r  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 ZA+dtEE=f9  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 Xd=KBB[r?  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 0K[]UU=P=  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 tGgxID  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88
Ec!!9dgRQ  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 i}VF$XN  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 JcWp14~e  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 ]:OrGD"  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 /QY F|%7!  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 4~,Z 'k  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 I)rO|  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 4T31<wk  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 r|EN5  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 3Do0?~n  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 F%h3?"s  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 ZU73UL  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 Z#Mm4(KNh  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 A#. %7S  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 1Z)Et,  
Ex69d: 半导体增益 92 ?qNU*d  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 1Ng+mT  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 rZKfb}ANQ  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 Q,[G?vbj  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 ^O18\a  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 iM@$uD$_Q2  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 umIGI  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 $D1ha CL  
Ex70: Udata命令的显示 93 rP:g`?*V  
Ex71: 纹影系统 94 ,WRm{v0f^  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 wb0$FZzh  
Ex73: 动态存储测试 95 {V6&((E8  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 Ca|egQv  
Ex75: 锥面镜 95 |}z)>E  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 wM+1/[7  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 hq 3n&/  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 uzBQK  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 ; ~pgF_  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 krUtOVI  
。。。。后续还有目录 <y@vv  
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