[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 2xZg, \  
Xj&{M[k<  
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。 I.fV_ H^  
n4 KiC!*i0  
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。 Bg-C:Ok2'  
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。 { Y|h;@j$  
Z_iu^Q  
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。
M/5/Tp  
doBfpQ2  
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。 yrdJX  
不当之处，敬请指正！ D2[wv+#)  
k*-_CO-h  
>f^&^28  
目录 Y6`9:97  
前言 2 kN`[Q$B  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 C(3yJ
zg>y  
2、带有反射壁的空心波导 7 r%xp^j}  
3、二元光学元件建模 14 uwj/]#`  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 \_!FOUPz(  
5、大气像差与自适应光学 26 G`R Ed-Z[  
6、热晕效应 29 J@oGAa%3)  
7、部分相干光模拟 34 ~B:Lai4"  
8、谐振腔的优化设计 43 F] +t/
 
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 9HLn_|yU  
10、非稳环形腔模拟 53 YdV5\!  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 5u:+hB  
12、体全息模拟 63 H'<9;bD -  
13、利用全息图实现加密和解密 68 $&qB,>5=X  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 w(J-[t118  
15、拉曼放大器 80 +IuV8XT2(  
16、瞬态拉曼效应 90 9|v  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 )"WImf:*  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 (u]ft]z,-B  
19、光学参量振荡器 109 .Y&_k  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 .Ap[C? mV  
21、ZIG-ZAG放大器 122 7\"-<z;kK  
22、多程放大器 133 `kwyF27v]  
23、调Q激光器 153 vPi\ vU{  
24、光纤耦合系统仿真 161 lBR6O!sBP  
25、相干增益模型 169 nOkX:5  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 {uM0J$P:  
27、光纤激光器 191 6O"Vy  
3HO4h\mp  
GLAD案例索引手册 Y">Q16(  
MCurKT<pQ  
目录 j*I0]!-  
v%/8pmZw;  
目   录 i kmy?`P10(z  
m,K\e  
lDe9EJR  
GLAD软件简介 1 g"2@E  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 @IB8(TZ5I  
Ex1a: 基本输入 2 '$ s:cS`=  
Ex1b: RTF命令文件 3 h"l{cDk  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 izY,t!  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 ).9-=P HlX  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 b[uTt'p}  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 ZA2y  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 (^qcX;-  
Ex3: 单位选择 7 4-E9a_  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 b=F"  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 pA4/'7nCl  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 G2;Uv/vR  
Ex7:  mirror/global命令 8 iFF/[P  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 YxS*im[%]  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 g|"z'_  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 cC"7Vt9b  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 U(3LeS;mr  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 ^P"
t "  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 :7W5R  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 ] X%bU*4  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 qf2{Te1  
Ex11: 共焦非稳腔 17 Oq*a4_R'YV  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 Vn];vN  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 H
Z[&ZNTa  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 "y "C#:5  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 66:|)  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 8}xU]N#EV  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 JR 2v}b  
Ex13: 相位像差 20 ovm*,La)g  
Ex13a: 各种像差的显示 21 L nw+o}  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 tI.(+-q  
Ex14: 光束拟合 23 XiKv2vwA  
Ex15: 拦光 24 "N4c>2Q  
Ex16: 光阑与拦光 24 P/nXY  
Ex17: 拉曼增益器 25 w V;y]'  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 6XFO@c}d  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 FE M_7M  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 $N,9e  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 bTO$
B2eh|  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 eFsku8$<  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 5kC#uk  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 &_q;X;}  
Ex24a: 大气像差 32 +=\S"e[F  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 [0/?(i|  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 )I1LBv
fQ  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 YV!!bI  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 %{zM> le9  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 _'2r=a#`  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 :JW~$4  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 kwWO1=ikz@  
Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35 &+&^Hc  
Ex28: 相位阵列 35 ~+CNED0z+  
Ex28a: 相位阵列 35 YH<@->Ip  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 am:LLk-Lx  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 ~\ie/}zYj  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 8P5xRUkV  
Ex31: 热晕效应 36 }pTw$B  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 27u$VHwb  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 lD/+LyTa  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 #GWQ]r?  
Ex32: 相位共轭镜 37 vaTXu*   
Ex33: 稳定腔 38 YI%S)$  
Ex33a: 半共焦腔 38 ;R2(Gb
 
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 >z[d~  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 b#82G`6r  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 :^l*_v{  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 RL)'m  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 K''b)v X4  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 >!bYuV
HA  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 M~"]h:m&'v  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 K =7(=Y{  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 Kl+
*Sp!  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 0n(Q@O  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 T}u'  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 rWbL_1Eq  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 }
$$b6G  
Ex34: 单向稳定腔 45 vP,WV9Q1u  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 [oKB1GkA  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 =#y&xWxL  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 |/p^e  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 rbP.N ?YU%  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 (TnYUyFP`  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 "QiUuD=  
Ex36: 有限差分传播函数 57 yM\1n  
Ex36a: FDP与软孔径 58 L`Qiu@  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 [X~HUk??  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 }cS3mJ  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 F"0tv$  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 SKcAZC  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 g|nPr)<  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 ja9y  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 /iukiWeW  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 2t(E+^~  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 cDAO5^  
Ex38: 剪切干涉仪 34P?nW(  
62 }*BY!5  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 !).D  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 V}aXS;(r%  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 i<@|+*>M  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 ^8fO3<Jg  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 >+$1 p_  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 ;zh|*F>  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 $ Q2|{*  
Ex46: 光束整形滤波器 68 h|jsi*4NnL  
Ex47: 增益片的建模 68 c\RDa|B,  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70  ;xry  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 zL7+HY*3o  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 hVR=g!e#X  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 xQ$*K]VP  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 wk-ziw  
Ex48: 倍频 70 8E$
KR:/:4  
Ex49: 单模的倍频 71 NB,iC [e  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 cFuvi^n\  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 =o5hD,>e  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 U` bvv'38#  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 YE0s5bB6  
Ex52: 锥像差 72 ?(R6}ab>K7  
Ex53: 厄米高斯函数 74 `Th!bk  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 mD0pqK  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 J#JZ^59lOS  
Ex54: 拉盖尔函数 75 O(!wDnhc  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 B04Br~hel*  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 i[FBll-  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 *SC~_  
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 Uh&MoIBs#  
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 4}=]QQoE  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 O'j;"l~H|  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 NShA-G N5  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 VxsW3*`  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 BWQ (>Z"  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 1_yUv7uhX  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 kw1PIuz4&  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 C' ny 2>uA  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 :~`E@`/  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 sLB{R#Pt  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 Q=>@:1=  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 w3B*%x)  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 f? ko%c_p  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 M22^.,Z  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 dGHRHXi  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 S .1~#  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 44b'40  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 T!J\Dm-  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 jaNkWTm:  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 /G</ [N5  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 }`*]&I[P  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 8R-?x/:  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 YY$K;t{dk  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 Xhi9\wteYw  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 +EkZyM~z2  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 q/&Z6LJ)  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 ~|fd=E%  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 2uU~$7~N  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 l|\Q~ D!o  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 q.rnZU  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 >\KBXS}  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 !U*i13  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 5\qoZs*e  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 \{abyi;  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 aS62S9nwX  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 &]uhPx/  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 [@.%6aD  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 whxE[Xnv  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 &OWiA;e?f  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 \e( h6,@  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 OTalR;:]r  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 iB[%5i-  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 Wh 8fC(BE  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 /sC$;l  
Ex69d: 半导体增益 92 F) < f8F  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 { \r{$<s  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 kG\+f>XQ  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 @cSz!E}  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 V,{ydxfB  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 U%j=)VD])  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 :
`oYD  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 @[.%A;E4  
Ex70: Udata命令的显示 93 64`V+Hd  
Ex71: 纹影系统 94 [V}I34UN  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 Hza{"I*^  
Ex73: 动态存储测试 95 =U3!D;XP  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 H@5:
x8  
Ex75: 锥面镜 95 -F@Rpfrj_#  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 c7
P"1  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 [
@&  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 Zwp*JH+G  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 C$ nT&06o  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 Hi<{c  
。。。。后续还有目录 7BdvJ"  
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