[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 UuIjtqW  
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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。 6[t<g=  

g]f<k2  
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。 Ft>B% -;  
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。 >M5}L<  
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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。 f,ro1Nke  
1:eWZ]B5"  
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。 j}Tv/O,f  
不当之处，敬请指正！  m}yu4  
va@;V+cD  
$j- Fm:ZIA  
目录 x;
[)#>.'  
前言 2 T.#_v#oM  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 >"/TiQt  
2、带有反射壁的空心波导 7 0s`6d;  
3、二元光学元件建模 14 e,OXngC  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 :O
u~?q%X  
5、大气像差与自适应光学 26 S*Ea" vBA  
6、热晕效应 29 OXLB{|hH80  
7、部分相干光模拟 34 /[6wm1?!  
8、谐振腔的优化设计 43 xiW}P% bf  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 @6ckB (  
10、非稳环形腔模拟 53 R V#w0 r  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 HP*)^`6X  
12、体全息模拟 63 <x`yoVPiZg  
13、利用全息图实现加密和解密 68 S[y'{;  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 W<<G  'Km  
15、拉曼放大器 80 b#7nt ?`7p  
16、瞬态拉曼效应 90 Z(:\Vj"  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 y1 a%f.F`  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 yi^X?E{WnX  
19、光学参量振荡器 109 >XZ2w_  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 9ZOQNN<ex  
21、ZIG-ZAG放大器 122 qo9&e~Y<G  
22、多程放大器 133 1N),k5I  
23、调Q激光器 153 oxFd@WV5  
24、光纤耦合系统仿真 161 K;/f?3q  
25、相干增益模型 169 FBNi (D  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 O#tmB?n*  
27、光纤激光器 191 ->|eMV'd  
=0e>'Iw2  
GLAD案例索引手册 tDAX pi(  
[]\-*{^r  
目录 pe[huYE  
Wr Wz+5M8  
目   录 i V,ZRX}O  
pz2E+o  
s,-<P1}/  
GLAD软件简介 1 ~DLxIe  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 Y+S<?8pA  
Ex1a: 基本输入 2 je\]j-0$u  
Ex1b: RTF命令文件 3 s,J\nbj0h  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 lN.&46 e  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 f:q2JgX  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 !h&h;m/c  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 1|*%  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 /L,iF?7  
Ex3: 单位选择 7 ]mBlXE:Z  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 El`G<esX  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 +SV!QMIg  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 ,DKW_F|  
Ex7:  mirror/global命令 8 ]I~BgE;C9  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 x=JZ"|TE  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 e,vgD kI;  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 ke*&*mx"L  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 9Lt3^MKa"  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 'e))i#/VF  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 `5t~ Vlp  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 Rv*x'w ==  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 R{4[.  
Ex11: 共焦非稳腔 17 qzD  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 PClwGO8'&  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 Gd&G*x  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 ohXbA9&(x  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 MoC/xF&  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 0} \;R5a<  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 VjSbx'i  
Ex13: 相位像差 20 :B/u>  
Ex13a: 各种像差的显示 21 S r7EcT-  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 r-BqIoVT  
Ex14: 光束拟合 23 D//Ts`}+n  
Ex15: 拦光 24 ]N'4q}<5o  
Ex16: 光阑与拦光 24 wW/wvC-  
Ex17: 拉曼增益器 25 h" YA>_1  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
Th])jQ*  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 6l?KX  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 QZ-6aq\sgp  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 ?IG+U TI  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 ctC!b{S"@  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 h1_KZ[X  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 .9bP8u2B{  
Ex24a: 大气像差 32 Cvs4dd%)i  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 ( (mNB]sy  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 6v-2(Y  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 $uNYus^vS  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 ?6^KY+ 5`C  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 -/qu."9(B  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 ;@u+b0 j  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 DCtrTX  
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 v?1xYG@1  
Ex28: 相位阵列 35 9s6d+HhM  
Ex28a: 相位阵列 35 | \JB/x  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 _q\w9gN  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 {wfe!f  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
r`'n3#O*  
Ex31: 热晕效应 36 i%_nH"h  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 4THGHS^  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 mm<rdo(`  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 \.dvRI'  
Ex32: 相位共轭镜 37 \xaK?_hv  
Ex33: 稳定腔 38  t"'aQr  
Ex33a: 半共焦腔 38 &mvC<_1n  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 Co>=<\yi  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 Ih0kdi  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 Ik|nL#JH]  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 D7x"P-ie  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 Q|o~\h<  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 {*PB+WGe  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 -z4
pI=  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 rOy-6og
 
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 d1>Nn!m  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 2V#(1Hc!  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 JuT~~Z  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 jz;"]k  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 rt\4We,7  
Ex34: 单向稳定腔 45 pTJJ.#$CEF  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 }%9A+w}o  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 !_gHIJiq}  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 H6XlS
j  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 'e>0*hF[  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 Bq]eNq  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 4HK#]M>yz  
Ex36: 有限差分传播函数 57 7.l[tKh  
Ex36a: FDP与软孔径 58 8FT
hu[  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 y\&`A:^[ A  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 <OEu 4,~:  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
W]rK*Dc  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 5l"v:Px  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 1yN/+Rq  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 >{^&;$G+*  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 /K9Tn  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 0)'^vJe  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 /r Hd9^Y  
Ex38: 剪切干涉仪 /-l7GswF  
62 #yv_Eb02  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 ZLJf
SnB  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 tQ:)j^\  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 viT/$7`AI  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 g3(fhfR'RN  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 zR+EJFf  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 y#Ao6Od6  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 h+!Ld^'c  
Ex46: 光束整形滤波器 68 Xj&fWuA  
Ex47: 增益片的建模 68 H1>}E5^?  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 &!#a^d+` 0  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 pN"d~Z8  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 $)M8@d  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 h`OX()N  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 #AzZ4<;7  
Ex48: 倍频 70 eEIa=MB*  
Ex49: 单模的倍频 71 '8v^.gZ  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 D0D0=s  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 ([='LyH];z  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 >v9 ("  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 1O0o18'  
Ex52: 锥像差 72 ~1
Q$FgLk  
Ex53: 厄米高斯函数 74 lz1l1.f8  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 3eqnc),Z  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 :;S]jNy}j)  
Ex54: 拉盖尔函数 75 YT6<1-E#  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 W|oLS  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 #N?EPV$  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 [ 44d(P'  
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 ika/ GG  
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 jiMI&cl  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 18
pi3i[  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 y-gSal  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 iw<2|]>l  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 EM+#h'%-  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 %l!Gt"\xm  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 =l TV2C<  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79  g-MaP  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 G/Nb@pAy[  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 (-tF=wR,W  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 1CFTQB>  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 8*;88vW"2  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 TOp|Qtn  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 E`3yf9"  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 mdW8RsR  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 h\ema|  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 @bQf =N+  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 |'xVU8  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 z{w!yMp"  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 *P,dR]-m  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 ]42bd  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 
!N--  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 a,3} o:f  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 D/C)Rrq"a  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 oqa]iBO  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 gz-X4A"  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 KiU/N$E  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 <\<[J0  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 3VZeUOxY\W  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 z;GR(;w/  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 ;q&6WO  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 7jIye8Zi8  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 e)kN%JqW  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 ,"~#s
(  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 @0cQ4}  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 4viP lO  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 5|>FM&  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 (he cvJ  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 j3`#v3  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 8.4
1EKr2  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 t{n|!T&  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 ]]~tFdh  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 `wRQ-<Y  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 #jAlmxN  
Ex69d: 半导体增益 92 f>\guuG  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 $Fx:w  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 ^sz4-+>  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 q 65mR!)  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 56k89o  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 ag Za+a  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 *"4
d6  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 
dc[w`  
Ex70: Udata命令的显示 93 }}Gz3>?24=  
Ex71: 纹影系统 94 OU&esw
W  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 acd8?>%[  
Ex73: 动态存储测试 95 VhdMKq~`  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 >*#clf;@p  
Ex75: 锥面镜 95 7?Vo([8  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 _&!%yW@  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 $2u^z=`b!%  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 /5 rWcX  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 u~MD?!LV  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 t?JY@hT*  
。。。。后续还有目录 |DAe2RK  
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