[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 (^=kV?<  
Ux,dj8=o  
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。 !/F-EJOH6C  
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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。 G4F~V't  
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。 }WQ:Rmi  
qztL M?iV  
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。 d76C]R5L  
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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。 BZQJ@lk5  
不当之处，敬请指正！ B]D51R\}VE  
a(U/70j  
"Q23s"  
目录 d[(%5pw~zL  
前言 2 .bMU$O1  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 +c'I7bBr  
2、带有反射壁的空心波导 7 Tq6@ 1j6p  
3、二元光学元件建模 14 F,5}3$  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 51%<N\>/4  
5、大气像差与自适应光学 26 ~fA H6FdZ\  
6、热晕效应 29 :)e/(I]  
7、部分相干光模拟 34 4.&et()}  
8、谐振腔的优化设计 43 I>3G"[t
 
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 }>Lz\.Z/+[  
10、非稳环形腔模拟 53 3'Z+PPd!  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 /3vj`#jD  
12、体全息模拟 63 j%0g*YI  
13、利用全息图实现加密和解密 68 ?y{"OuRf.  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 c_2kHT  
15、拉曼放大器 80 1n ZE9;o  
16、瞬态拉曼效应 90 2wh{[Q2f  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 y/?;s]>b  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 an?g'8! r:  
19、光学参量振荡器 109 gtP;Qw'  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 p4zV<qZ>e  
21、ZIG-ZAG放大器 122 fI(H :N  
22、多程放大器 133 Sytx9`G 5  
23、调Q激光器 153 j@s,5:;[  
24、光纤耦合系统仿真 161 ~R W6;  
25、相干增益模型 169 M8lR#2n|  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 yIThzyS  
27、光纤激光器 191 `!T
6#6h  
+hvVoBCM*  
GLAD案例索引手册 }%-`CJ,  
d3C*]|gQ  
目录 ~&IL>2-B  
<$;fOp  
目   录 i Ie;}k;?-  
_^ @}LVv+E  
)%OV|\5#  
GLAD软件简介 1 4B8{\"6  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 sXSZ#@u,WN  
Ex1a: 基本输入 2 8eoDE. }  
Ex1b: RTF命令文件 3 Uz!cVs?-  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 T+/Gz'  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 v4<x 4  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 C44Dz.rs  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 Ih95&HsdC  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 QSy#k~  
Ex3: 单位选择 7 o' DXd[y  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 ^Sr`)vP  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 vi>V6IC4v  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 !'C^qrh  
Ex7:  mirror/global命令 8 S,v9\wN.  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 3C8'@-U  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 !-4pr[C  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 I|$_[Sw  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 FyQ^@@  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 .,x08M  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 nyPA
`)5F0  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 b_=k"d  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 Z;i^h,j?$1  
Ex11: 共焦非稳腔 17 ;xa]ke3]  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 #,qikKjt2  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 ?z60b=f8  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 ,[^P
 
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 +B'9!t4 2  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 t9x.O  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 J74nAC%J^  
Ex13: 相位像差 20 J]|-.Wv1  
Ex13a: 各种像差的显示 21 QkzPzbF"  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 82Vxk  
Ex14: 光束拟合 23 Ybx4 Up@  
Ex15: 拦光 24 Md_\9G .e  
Ex16: 光阑与拦光 24 diqG8KaK  
Ex17: 拉曼增益器 25 A HKS [ N  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 4F8`5)RM  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 =J?<M?ugf  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 $- #M~eZv  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 /{1xpR  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 8'#%7+ "=!  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 Ef$xum{  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 oc-7gz)  
Ex24a: 大气像差 32 'L0 2lM  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 Cl>'K*$F  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 P67r+P,  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 })bTQj7  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 k2*^W&Z  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 R_4600  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 *Xl&N- 04  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 .6OE8w 1  
Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35 O*yc8fUI  
Ex28: 相位阵列 35 WFN5&7$W  
Ex28a: 相位阵列 35 P
RX:*0  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 JYKA@sZHe  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 |TEf? <"c  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 +5)
;"71  
Ex31: 热晕效应 36 &g@?{5FP  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 jPA?0h  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 eB!0:nHN  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 =`vUWO
Nn  
Ex32: 相位共轭镜 37 8<?60sj  
Ex33: 稳定腔 38 D 7H$!(F>  
Ex33a: 半共焦腔 38 xp>ra2A  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 K-_e' )22.  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 i':<Ro  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 'ei9* 4y  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 WRFzb0;01  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 7=mU["raz`  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 yZA}WTGe  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 4( ^Ht  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 MWsBZJR
r  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 vVZ@/D6w  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 pt|u?T_+  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 xk.\IrB_  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 @;d(>_n  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 ~XQN4Tv-  
Ex34: 单向稳定腔 45 L&'2  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 9)T;.O  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 A^ t[PKM"  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 R^fVwDl\  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 1|n,s-  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 WQ=C5^u  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 eH=lX
9  
Ex36: 有限差分传播函数 57 AVi w}Y J  
Ex36a: FDP与软孔径 58 zn>*^h0B  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 Uq0RJ<n  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 .v0.wG  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 g5X+iV  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 m_Z%[@L  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 3(}HD*{E[@  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 +!dIEt).U  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 _~=X/I R  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 +'hcFZn(T  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 lJu2}XRiU  
Ex38: 剪切干涉仪 #U(dleT8  
62 T
Q.d|{B[  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 E,u@,= j  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 avykg(  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64  ]6W#P7  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 $ ;~G  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 qA#!3<  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 4U~[8U}g  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 *>9#a0cp  
Ex46: 光束整形滤波器 68 =MRg  
Ex47: 增益片的建模 68 P
c`d@q  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 B@=+Fg DD  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 $2 ~RZpS  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 d9sl(;r  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 UP 75}h9  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 ,cYU
 
Ex48: 倍频 70 = %\;7  
Ex49: 单模的倍频 71 6*/0 yGij  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 DL_2%&k/  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 |u<qbl  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 j$n[;\]n  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 k2"Z:\?z  
Ex52: 锥像差 72 aYkm]w;C  
Ex53: 厄米高斯函数 74 |\*7J!Liv  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 a7)q^;:O  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 Ma:xxsH.  
Ex54: 拉盖尔函数 75 Gnr]qxL  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 _hMMm6a|  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75
>mgbs>  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 lnEc5J@c>i  
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 8h78Zb&[  
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 W0K&mBu  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 "/[-U;ck  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 a9(1 6k  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 8tK8|t5+  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 PBTGN;y  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 ~2beVQ(U  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 l&dHH_m3  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 Ts:3_4-k  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 @c,}\"(  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 5-0
  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 cH.T6u_%  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 _~d C>`K  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 #U{^L{1Gx  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 -ytSS:|%\  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 ! %S9H2Lv  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 @f{yx\u/  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 P>z k  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 j/5>zS  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 1c(1YGuH  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 4r\Sbh  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 Pwt4e-  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 f9cS^v_:  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 >r2m1}6g"  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 '""qMRCm  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 k
Zs  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 &n|#jo(gS  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 ..X efNbl  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 %qcBM~efT  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 =#[_8)q  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 YQG[8I  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 ]F r+cP  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 `zAV#   
Ex67d: 矩形柱透镜 88 VZ&>zF  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 H'-Fv!l?  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 D9B?9Qt2[  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 [R)?93  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 ;'{:}K=h  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 Z~F% K~(  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 y%Ui)UMnw]  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 NIrK+uC.d  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 @I2m4Q{O  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 Jvw~b\  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 Xw!eB?A  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 m=k(6  
Ex69d: 半导体增益 92 W1f]A#t<  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 aSi:(w
  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 W78Z<Vm  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 :Qh5ZO&G0  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 ;LELC5[*s  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 vQ^a7  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 <1.].A@b*  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 |tP1,[w">  
Ex70: Udata命令的显示 93 )zlksF  
Ex71: 纹影系统 94 +?zyFb]Km  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 k ~lj:7g~  
Ex73: 动态存储测试 95 =<s+cM  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 BhJqMK>'S  
Ex75: 锥面镜 95 Nc F  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 _SjS^z~  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 4NUCLr7Y  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 \/$T 3f`x  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 3M8P%  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 x-:vpv%6y  
。。。。后续还有目录 3Zs|arde2  
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