[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 #_0OYL`(mE  
c ]M!4.  
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。 ~Mbo`:>(4v  
,~u5SR  
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。 8z0j}xY%  
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。 zs|R#?a=  
)#n0~7 &  
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。 LsH&`G^<  
Kq#\P  
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。 ^ZV1Ev8T6  
不当之处，敬请指正！ H^z6.!$m  
JJ`RF   
d2`m0U  
目录 Oya:{d&=  
前言 2 &oI;^|  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 aNLRUdc.  
2、带有反射壁的空心波导 7 gEcRJ1Q;C  
3、二元光学元件建模 14 r'0IAJ-;  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 C1&~Y.6m  
5、大气像差与自适应光学 26 kDI(Y=Fg  
6、热晕效应 29 ,rj_P  
7、部分相干光模拟 34 Y'7f"W  
8、谐振腔的优化设计 43 jkCa2!WQ'i  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 hr3RC+ y  
10、非稳环形腔模拟 53 f'&30lF  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 (3a]#`Q  
12、体全息模拟 63 u`?MV2jU2  
13、利用全息图实现加密和解密 68 nAIV]9RAZ%  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 x}v]JEIf[Q  
15、拉曼放大器 80 :cU6W2EV  
16、瞬态拉曼效应 90 gZ 
vX~  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 q2 K@i*s  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 JrlDTNJj'  
19、光学参量振荡器 109 #tX\m;  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 S. my" j  
21、ZIG-ZAG放大器 122 _RI`I}&9Z  
22、多程放大器 133 q)0?aL  
23、调Q激光器 153 ?^I\e{),c  
24、光纤耦合系统仿真 161 N
fe  
25、相干增益模型 169 -OV:y
],-  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 ^ [FK<9  
27、光纤激光器 191 z H$^.1  
(ndXz  
GLAD案例索引手册 N3/G6wn  
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目录 yKupPp);  
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目   录 i CB
V(H$d  
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GLAD软件简介 1 8 KDF*%7'  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 zgre&BV0q  
Ex1a: 基本输入 2 ^na8d's:  
Ex1b: RTF命令文件 3 mL\_C9k,n  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 Pnf|9?~$H  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 BG ]w2=  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 ((KNOa5  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 ;rwjqUDBz  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 [I6(;lq2  
Ex3: 单位选择 7 Tx+!D'>  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 R"@J*\;$T  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 j}P x
q  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 R`M>w MLH  
Ex7:  mirror/global命令 8 >fZ N?>`  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 3JhT  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 bogw/)1  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 !~sgFR8W  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 IQz"FH?  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 {WokH;a/
 
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 PSCzeR  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 pF0sXvWGG  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 M$Sq3m`{!  
Ex11: 共焦非稳腔 17 )y~FeKh  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 RLy2d'DS  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 "&$ [@c  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 <jt_<p +  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 9E`W
Zo^.  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 q,Oj  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 (RXOv"''=  
Ex13: 相位像差 20 ~rnbuIh  
Ex13a: 各种像差的显示 21 8{0=tOXx{  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 U%.%:'eV=  
Ex14: 光束拟合 23 'YQVf]4P  
Ex15: 拦光 24 PhUG}94  
Ex16: 光阑与拦光 24 TRLz>mQ  
Ex17: 拉曼增益器 25 ,K/l;M5I  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 K)ZW1d;  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 o7:~C]  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 ]81t~t9LQ  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 ;)n
kY6-  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 ^|^ywgK  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 c:*[HO\  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 T[?wbYfW  
Ex24a: 大气像差 32 2wCSjAWWh(  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 2SjH7 '  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 ?"hrCEHV{9  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 egXHp<bqw  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 f`;y "ba  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 5{zmuv:  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 EWb'#+BP  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 a*hWODYn  
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 xX !`0T7Y  
Ex28: 相位阵列 35 %w$\v"^_Y  
Ex28a: 相位阵列 35 z`
}<mY E  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 h+\+9^l6|  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 g36:OK"  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 Q1 t-Z;X  
Ex31: 热晕效应 36 zh.^> `   
Ex31a: 无热晕效应传输 37 (&Kv]
--  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 lRk
)  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 kVmRv.zZ  
Ex32: 相位共轭镜 37 2uCw[iZM  
Ex33: 稳定腔 38 Z
XJ]==  
Ex33a: 半共焦腔 38 Hto RN^9  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 m}-*B1  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 *XU2%"Sc  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 =%)Y, )"  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 VYR<x QA  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 '9ki~jtf=  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 i?3~Gog  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 aAbK{=/y_!  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 7^oO N+=d  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 74wDf  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 ShIJ6LZ  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 n%S%a>IQj  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 P Nf_{4  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 a23XrX  
Ex34: 单向稳定腔 45 v 1.8]||^  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 MwuRxeRO-  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 A3uF 0A  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 u\y$<  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 _'*Vcu`Y  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 K\trT!I  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 V+$^
4Ht  
Ex36: 有限差分传播函数 57 d:vuRK4+  
Ex36a: FDP与软孔径 58 c:[8ng 2v  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 #FhgKwx  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 5Ic'6AIz  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 yg^ 4<A  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 kf:Nub+h t  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 L%`MoTpKq  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 jhJ'fI  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 u~~H'*EM  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 c;B:o  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62  ?8/T#ox  
Ex38: 剪切干涉仪 BO,xA-+  
62 ?u4t;  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 dJ9v/k_  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 <~Oy3#{  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 V q[4RAd^P  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 nZX`y -AZ  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 b{Bef*`/  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 4M)oA|1w  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 pV(qan,  
Ex46: 光束整形滤波器 68 O>LqpZ  
Ex47: 增益片的建模 68 
0t?g!  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 "!9FJ Y  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 [OYSNAs*y  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 d6f T  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 |Kq<}R  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 ]Om;b
mwt  
Ex48: 倍频 70 s}<i[hY>  
Ex49: 单模的倍频 71 2w;Cw~<=d  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 Y_FQB K U  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 v[\Z^pccgj  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 =X;h _GQ  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 n#S?fsQN  
Ex52: 锥像差 72 %w;
wQ_  
Ex53: 厄米高斯函数 74 +[` )t/  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 _&RGhA  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 Od+nBJ   
Ex54: 拉盖尔函数 75 pHzl/b8  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 Se.qft?D%(  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 _/NPXDL  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 13p
.dp`  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 0O?\0k;o  
Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 "9#hk3*GqX  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 }p>l,HD  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 20w4 '@sq  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 T[- %b9h>  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 Dn48?A[v  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 6t{G{ ]  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 p+;;01Z+_  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 o0_H(j?  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 ;o?o92d  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 #G\Ae
:O  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 XZ"oOE0=  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 `0`#Uf_/$  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 v)aV(Oa  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 F8&L'@m9>  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 K_fJ{Vc>O  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 w19OOD  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 R(s[JH(&  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 {8556>\~  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 kbSl.V%)  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 n5Mhp:zc,  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 `o0ISJeKp  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 rX22%~1  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 ,U~in)\ U  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 $S^rKp#  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 } x KvN  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 `_x#`%!#2  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 24*3m&fA*K  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 8l<~zIoO  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 75iudki  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 0x# V   
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 Gh}* <X;N  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 G+tzp&G@  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 P]7s1kgaS  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 m4^VlE,`Dh  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 CoV@{Pi  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 s>=$E~qq  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 Pk5 %lu  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 rS0#]Gg  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 Z ZT2c0AK  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 M"foP@  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 EcPvE=^c  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 O O-Obg^  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 2
<*Yq8  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 0ke1KKy/d  
Ex69d: 半导体增益 92 &`_|[Y ]H  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 qv`:o `  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 I#xhmsF  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 *7qa]i^]  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 _k5$.f:Yj<  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 xOZvQ\%  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 7o-}86x#  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 2|`~3B)#  
Ex70: Udata命令的显示 93 sA }X)aP  
Ex71: 纹影系统 94 qJ$S3B  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 y*8;T v|  
Ex73: 动态存储测试 95 6wb M$|yFj  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 }dSFv   
Ex75: 锥面镜 95 {XW>3 "  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 0.#%KfQ  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 ,88%eX|  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 7>gW2m  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 II.Wa&w}  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 Q
zYaxNGv  
。。。。后续还有目录 M<@9di7c  
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