[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 =H"%{VeC5  
bBQHxH}vi  
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。 "WqM<kLa  
 LNvkC4  
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。 Lve$H(GHT  
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。 1(kd3
qX  
w_YY~Af  
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。 ZRUAw,T*  
{h;i x  
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。 !9^GkFR6n  
不当之处，敬请指正！ R!WeSgKCs  
7A  
VKi3z%kwK  
目录 K4^B~0~  
前言 2 Ds\f?\Em  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 /sl
#M  
2、带有反射壁的空心波导 7 ^fM
=|.?  
3、二元光学元件建模 14 iz-O~T/^  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 mW)"~sA  
5、大气像差与自适应光学 26 ~5Rh7   
6、热晕效应 29 bL5dCQxty  
7、部分相干光模拟 34 &0mhO+g
 
8、谐振腔的优化设计 43 vw` '9~  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 -Q!?=JNtQ  
10、非稳环形腔模拟 53 /PkOF((  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 i{PX=  
12、体全息模拟 63 OmP(&t7  
13、利用全息图实现加密和解密 68 \)PS&Y8n  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
sk. rJ  
15、拉曼放大器 80 VE/~tT;  
16、瞬态拉曼效应 90 Bc#6mO-  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 T f^O(  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 
C%'eF`  
19、光学参量振荡器 109 F#{PJ#  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 _j<,qi  
21、ZIG-ZAG放大器 122 td+[Na0d  
22、多程放大器 133 hpticW|  
23、调Q激光器 153 fVBRP[,  
24、光纤耦合系统仿真 161 T0}P 'q  
25、相干增益模型 169 =`%%
*  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 Vs[!WJ 7  
27、光纤激光器 191 Fw;Y)y=O  
UmQ'=@^kR  
GLAD案例索引手册 wT\dzp>/  
.LNqU#a  
目录 q}5&B=2pM  
#60<$HO:Z  
目   录 i @aGS~^Uh  
4U:+iumy2  
!!t@H\  
GLAD软件简介 1 n1c Q#u  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 fKT(.VNq5  
Ex1a: 基本输入 2 fI0L\^b%  
Ex1b: RTF命令文件 3 
#kGxX@0  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 on1mu't_;  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 RrqZ5Gonj  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 KBGJB`D*  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 k4%> F  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 ';7|H|,F
 
Ex3: 单位选择 7 ({x<!5XL  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 BF6H_g  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 Web8"8eD  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 /7zy5  
Ex7:  mirror/global命令 8 )uyh  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 Wkv**X}  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 I!Za2?  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 IN]bAd8"  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 )O%lh 8fI  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 |wj/lX7y  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
]R{=|
 
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 cWM|COXL+  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 K+mtuB]yr  
Ex11: 共焦非稳腔 17 wh:`4Yw  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 }Mo9r4}  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 0?t!tugG  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 _>:g&pS/  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 Vt
4}!b(O  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 ig/716r|  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 $Y0bjS2J  
Ex13: 相位像差 20
A1f]HT  
Ex13a: 各种像差的显示 21 0+:.9*g=k  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 {UZli[W1  
Ex14: 光束拟合 23 hOMFDfhU  
Ex15: 拦光 24 ?\F,}e  
Ex16: 光阑与拦光 24 y$V{yh[:  
Ex17: 拉曼增益器 25 ^! ZjK-$A<  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 I}v'n{5(  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 |I+E`,n"b  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 )SUN+YV^  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 IL:"]`f*  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 Ef`LBAfOO  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 0_D~n0rq,v  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 X7c*T /  
Ex24a: 大气像差 32 v V^GIWK  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 3Yj}ra}  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 X0Oq lAw  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 Sc~kO4  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 |f?C*t',  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 *E)Y?9u"  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 ^]R0d3
?>\  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 :M[E-j;  
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 rw\4KI@ L  
Ex28: 相位阵列 35 }Rux<=cd|  
Ex28a: 相位阵列 35 wD,F=O  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 j'J*QK&Q  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 MM8)yCI  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 wbS++cF<  
Ex31: 热晕效应 36 a@jP^VVk  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 !Z'm@,+  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 M7>\Qk  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 %-'U9e KN  
Ex32: 相位共轭镜 37 (P>vI'  
Ex33: 稳定腔 38 8c|IGC  
Ex33a: 半共焦腔 38 P*T)/A%4  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 BVNh>^W5B  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 anwn!Eqk"  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 |B`tRq  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 %ej"ZeM  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 +{w&ksk  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 L wu;y@[  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 ,`7GI*Vq  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 /&dt!.WY^  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 si;]C~X*  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 68!fcK  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 zL
n#p]  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 \~H"!vj
  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 :gVjBF2  
Ex34: 单向稳定腔 45 vPsX!m[#  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 ?hu 9c  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 E{ ,O}  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 }Tef;8
d  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 7A|jnm  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 rN~`4mZ  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 #?=cg]v_  
Ex36: 有限差分传播函数 57 D{l((t3=T  
Ex36a: FDP与软孔径 58 z,7^dlT  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 %dU}GYL_  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 p{J_d,JH  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 ZD{srEa/a  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 !T{
g& f  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 v8IL[g6"  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 8dhY"&  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 W Q&<QVK  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 HKkf+)%)x  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 @ih}x  
Ex38: 剪切干涉仪 -CrZ'k;4  
62 g3XAs@  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 ezvaAhd{  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 w3Ohm7N[  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 "p{'984r<  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 Em;b,x*U  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 -DnK)u\@  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 @^%_ir(  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 iFA"m;$  
Ex46: 光束整形滤波器 68 QA(,K}z~^S  
Ex47: 增益片的建模 68 TfVD'HAN;l  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 dmy-}.pqN  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 0)]1)z(P
 
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 2~DPq p[  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 (r4VIlap  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 `RcNqPY#S  
Ex48: 倍频 70 %}!}2s.A  
Ex49: 单模的倍频 71 $rEd5W&d!  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 wjJ1Psnx  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 ,9qB}HG  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 0?xiGSZV  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 @RIEO%S  
Ex52: 锥像差 72 YMTA`T(+  
Ex53: 厄米高斯函数 74 NR&9:?  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 =.hDf<U  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 => =x0gsgj  
Ex54: 拉盖尔函数 75 d6EY'*0  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 i@Zj7#e*  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 h.;CL#s  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 ?myXG92  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 7yTe]O  
Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 O97bgj]  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 1qe^rz|  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 mN 6`8 [  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 c$kb0VR  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 S "Pj1  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 v|(b,J3  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 !u}3H
|6~  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 jYX9;C;J  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 OX/.v?
c  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 '5/}MMT  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 B
kxhF  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 DS}rFU  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 #L:P R>  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 YB~t|m65  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 %*c|[7Z~V  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 ,l .U^d6>  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 t} i97;  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 {IHK<aW  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 "%Ana=cc  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 ;sR6dT)  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 8]":[s6x  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 kdh9ftm*\  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 ?s)sPM?  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 1bZiPG{  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 Z/= %J3f  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 rHgdvDc  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 qf`xH"$  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 L1kM~M  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 E97+GJ3  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 nQ17E{^pR  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 iEVA[xy=D  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 pJIE@Q|hi  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 Vt=(2d5:p  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 +^DRto=  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 )_^WpyzF1  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 ~]W[ {3 ;  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 Dbdzb m7  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 cia-OVX  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 Kq 4<l  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 plx/}ah8  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 M2E87w  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 $7n#\h  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 CQjZAv  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 :{b6M/  
Ex69d: 半导体增益 92 Sci4EGc  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 gO:Z6}3vM  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 {jM<t  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 >mFX^t_,  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 B >u,)  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 '"w}gx  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 vDW&pF_eI>  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 ]\RSHz  
Ex70: Udata命令的显示 93 Km9}^*Mo%  
Ex71: 纹影系统 94 ]bN&5.|  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 `e?;vA&  
Ex73: 动态存储测试 95 ?D(FNd  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 EARfbb"SG7  
Ex75: 锥面镜 95 m c\
C  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 J7ktfyQ0W  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 BLwfm+ m"  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 ;Lsjh#  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 $35,\ZO>  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 q)?p$\  
。。。。后续还有目录 w.
D4dv_H  
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