[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 s{bdl[7  
Q{g;J`Z)p  
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。 [ ho(z30k  
;]sYf  
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。 *^%*o?M~  
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。 a->3`c  
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h9  
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。 1.<q3q  
M~Ttb29{  
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。 ~|ss*`CT  
不当之处，敬请指正！ !h[VUg_8  
9=X)ung9  
eLD|A=X?  
目录 5Por "&%  
前言 2 a>O9pX  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 Hu3wdq  
2、带有反射壁的空心波导 7 [U@;\V$  
3、二元光学元件建模 14 <
[:o !$  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 IuF
_M<d,  
5、大气像差与自适应光学 26 kX`[Y@nUN  
6、热晕效应 29 /Ci*Az P  
7、部分相干光模拟 34 aUHcYc\u  
8、谐振腔的优化设计 43 ao_4mSB  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 '(GiF  
10、非稳环形腔模拟 53 wIB`%V  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 7CXW#H  
12、体全息模拟 63 d?AlI  
13、利用全息图实现加密和解密 68 ?S$i?\Qh  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 3DgsI7-F  
15、拉曼放大器 80 ?<Wb@6k
h`  
16、瞬态拉曼效应 90 U6E\AvbRn  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 XW{>-PBg:  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 FGWN}&K  
19、光学参量振荡器 109 (Rt7%{*  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 bHLT}x/Gw  
21、ZIG-ZAG放大器 122 Et
bnE*S  
22、多程放大器 133 GeszgtK{T  
23、调Q激光器 153 sg
'pO*_&  
24、光纤耦合系统仿真 161 osARA3\Xt  
25、相干增益模型 169 xv{O^Ie+S  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 =OIw*L8C"I  
27、光纤激光器 191 uiq^|5Z  
g V5zSudW  
GLAD案例索引手册 -HSs^d
P`  
wNFz*|n  
目录 e:H26SW  
y[B>~m8$  
目   录 i oi}i\: hI  
d8-A*W[  
98=wnWX6$  
GLAD软件简介 1 H~ZV*[A`  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 akw,P$i  
Ex1a: 基本输入 2 .#02 ngh  
Ex1b: RTF命令文件 3 n  -(  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 _iNq"8>2  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 +)zOer,  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 K\"R&{+=
 
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 gs!(;N\j|  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 -*5Rnx|Y{  
Ex3: 单位选择 7 F}Vr:~  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 9zYVC[o  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 4_Dp+
^JF  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 [Nn`l,  
Ex7:  mirror/global命令 8 X7k.zlH7T  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 l Va &"  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 U9b?i$  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 BIuK @$  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 bf
o["  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 cwiX8e"3  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 )K &(  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 vfVj=DYj  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 Ft}@1w5  
Ex11: 共焦非稳腔 17 .r*2|  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 jKt7M>P  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 RKPO#qju\F  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 >EY3/Go>  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 D!7`CH+  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 A}eOFu`  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 95el'K[R  
Ex13: 相位像差 20 I? ,>DHUX  
Ex13a: 各种像差的显示 21 lNSLs"x^  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 <&C]sb  
Ex14: 光束拟合 23 e7w
SOs  
Ex15: 拦光 24 ZP
{*.]Qu  
Ex16: 光阑与拦光 24 /?SLdW  
Ex17: 拉曼增益器 25 H;
RwO@v  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 $Xq!L  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 |i++0BU  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 -Uml_/rd_  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 m*JaXa  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 yPq'( PV  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 GSH>7!.#  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 5oAK8I  
Ex24a: 大气像差 32 82l~G;.n3  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 Jv^h\~*jH  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 ;^Dpl'v%\  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 wmTb97o
 
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 P&f7@MOV.P  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 h$2</J"  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 zCk^B/j sM  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 %7|9sQ:  
Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35 ZHa"isl$e  
Ex28: 相位阵列 35 @;"|@!l|  
Ex28a: 相位阵列 35 }}59V&'t  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 VVlr*`  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 3W N@J6?  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 7Op>i,HZk\  
Ex31: 热晕效应 36 ui?  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 5 sX+~Q  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 7'Mm205\  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 |:gf lseE  
Ex32: 相位共轭镜 37 ]9^sa-8  
Ex33: 稳定腔 38 %KLpig  
Ex33a: 半共焦腔 38 PpzP7  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 {tWf  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 q#%xro>m  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 o2F)%TDY  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 :.Wr{"`  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 `x*Pof!Io  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 Fe4(4  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 5?x>9Ca  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 g%=z_  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 a^I\ /&aw'  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 #pnI\  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 BI%$c~wS  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 {N+$Q'  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 JJN.ugT}1  
Ex34: 单向稳定腔 45 /V'A%2Cl=T  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 [MUpxOAsd  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 4\iOeZRf  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 H*PSR  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 3ca (i/c  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 ZQV6xoN;r  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 SHfy".A6.0  
Ex36: 有限差分传播函数 57 =c\>(2D  
Ex36a: FDP与软孔径 58 Wi)_H$KII  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 nWw":K<@Q_  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 + R~'7*EI  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 ^'PWI{ O  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 m+]K;}.}R  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 V@g'#={r  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 3EPv"f^V  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 ?Lk)gO^C  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 a.k.n<  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 b gK}-EU  
Ex38: 剪切干涉仪 s Z].8.  
62 yPb"V  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 VY7[)  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 Yi.N&&o  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 I&x=;   
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 Mh]Gw(?w  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 inMA:x}cF1  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 |v3T!  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 '-Vt|O_Q  
Ex46: 光束整形滤波器 68 m#| 9hMu  
Ex47: 增益片的建模 68 Swig;`  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 -cAo@}v  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 tEvut=k'  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 V17%=bCZ5[  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 LTQ"8  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 4V)kx[j  
Ex48: 倍频 70 "R;U/+  
Ex49: 单模的倍频 71 )q8pk2  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 =O5pY9UO  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 &5B'nk"  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 3u+T~g0^  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 y51e%n$  
Ex52: 锥像差 72 / *#r`A  
Ex53: 厄米高斯函数 74 z]_wjYn Z  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 ^@s1Z7  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 *av<E  
Ex54: 拉盖尔函数 75 B9jC?I |`  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 h+g_rvIG*  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 @=}0`bE  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 BYL)nCc  
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 ,~N/- 5  
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 On9A U:\  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 4DI8s4fi  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 2lH&  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 Fo5FNNiID  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 &[?\k>  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 823Y\x~>  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 O:;w3u7;u  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 ;
u_X)  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 ;PF<y9M  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 NX*Q F+  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 BU/"rv"(Fg  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 uP)'F
I  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 pZ.ecZe/  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 > PRFWO  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 V1N3iI  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 vxBgGl  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 Q%`@0#"]Sv  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 xX&+WR  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 _YhES-Ff  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 we//|fA<  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 ].w4$OJ?  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 y@S$^jk.  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 S%;O+eFY
b  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 V(I8=rVH  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 ,aZ[R27rpL  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 {L{o]Ii?g  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 {H>gtpVy  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86  ~d.Y&b  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 Ju@c~Xm  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 nfbR P t  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 )hsgC'H{~]  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 
,q`\\d  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 Mq156TL  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 D0-3eV-  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 "<N*"euH  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 gD@){Ip  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 ZPLm]I\]  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 oWT3apGO  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 IVY]EkEG~  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 Qz1E 2yJ  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 q 'yva  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 WaRw05r  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 Vx u0F]%  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 6Pl<'3&  
Ex69d: 半导体增益 92 ^}=,g  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 -=Q*Ml#I  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 ~,Zc%s~|  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 `Y$4 H,8L  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 /{g>nzP  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 `4J$Et%S  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 %$Tji  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 eu-*?]&Di  
Ex70: Udata命令的显示 93 d7;um<%zn  
Ex71: 纹影系统 94 97*p+T<yp  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 ydA8wL  
Ex73: 动态存储测试 95 &K#M*B,*p  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 ~qKY) "gG  
Ex75: 锥面镜 95 U?Zq6_M&  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 Q(?#'<.#  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 +~$ ]}%  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 ;A'mB6?%H  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 YK'<NE3 4  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 ! n@KU!&k  
。。。。后续还有目录 %ntRG!  
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