前言
|=;hQ2HyF |k.'w<6mb9 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。
/+*"*Br/ eiK_JPF A- 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。
kjYM&q 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。
7)2K6<q )Do 0 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。
/A{ Zf'DI `n&:\Ib 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。
"2mPWRItO 不当之处,敬请指正!
{/QVs?d /8GdCac f.w",S^ 目录
svpQ.Q 前言 2
-,8LL@_ 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
o/N!l]r 2、带有反射壁的空心波导 7
P&0eu 3、二元光学元件建模 14
Vk{;g 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
@R&d<^I&M 5、大气像差与自适应光学 26
%]+R>+ 6、热晕效应 29
ceUe*}\cr 7、部分相干光模拟 34
n&[CTOV 8、谐振腔的
优化设计 43
01r%K@ xX\ 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
[=K
lDfU= 10、非稳环形腔模拟 53
&M13F>! 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
C]!2 12、体全息模拟 63
Im;%.J 13、利用全息图实现加密和解密 68
}$_@yt<{W@ 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
NW1 Jr/ 15、拉曼放大器 80
ovKM;cRs/ 16、瞬态拉曼效应 90
<YyE1| 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
wv9HiHz8gD 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
7P1Pk?pxy 19、光学参量振荡器 109
Qu|CXUk 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
) H,Xkex 21、ZIG-ZAG放大器 122
V,-we|" 22、多程放大器 133
ZDW9H6ux 23、调Q激光器 153
g* YDgY 24、
光纤耦合系统仿真 161
}Ulxt:} 25、相干增益模型 169
:8`A 26、谐振腔往返传输内的采样 181
1'&.6{)P 27、光纤激光器 191
0:V/z3? W %*#rcdq GLAD案例索引手册
}a;xs};X; @f-:C+(Nsg 目录
Ll]5u~ neFwxS? 目 录 i
zxn|]PbS
*L^W[o GLAD案例索引手册实物照片
rI>x'0Go* GLAD软件简介 1
$yx\2 Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
eIvZhi Ex1a: 基本输入 2
Rzd`MIHDp Ex1b: RTF命令文件 3
%n| Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
w~@"r#- Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
|0[Buh[_:c Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
${T/b(NM Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
h4]^~stI Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
`\( ?^]WLa Ex3: 单位选择 7
2F2Hl Ex4: 变量、表达式和数值面 7
cQEUHhRg! Ex5: 简单透镜与平面镜 7
!+SL=xy!{ Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
RRja{*R Ex7: mirror/global命令 8
L"b&O<No Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
0x<ASfka Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
{T8;-H0H Ex8b: 离轴单抛物面 12
I# tlaz# Ex8c: 椭圆反射镜 12
z|>TkCW6 Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
"W(D0oy Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
h`6 (Oo| Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
JvO1tA]ij Ex10: 宏、变量和udata命令 17
`0Udg,KOs Ex11: 共焦非稳腔 17
V#Wy`
ce Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
v6 5C
j2ec Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
9VW/Af Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
e* [wF})) Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
BdD]HXB|_ Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
:Q`Of}# Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
TnQ>v{Rx Ex13: 相位像差 20
i%o%bib# Ex13a: 各种像差的显示 21
H@(O{ 9Yl; Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
QATRrIj{e Ex14: 光束拟合 23
>
'R{,1# U Ex15: 拦光 24
j-9)Sijj{ Ex16: 光阑与拦光 24
naR< Ex17: 拉曼增益器 25
&@6xu{o Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
HR-'8?)R.A Ex19: 会聚光束的拉曼过程,简单动力学分步法 26
hNXZL>6 Ex20: 利用wave4的拉曼放大,准直光束 28
JRB6T _U Ex21: 利用wave4的四波混频,准直光几何传输 29
sTd@/>S?p Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
L -Q8iFW' Ex23: 利用wave4的四波混频,会聚光束 30
?-j/X6(\( Ex24: 大气像差与自适应光学 31
`"=Hk@E Ex24a: 大气像差 32
7{<v$g$ Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
<{W{
Y\_A> Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
Z#}sK5s Ex25: 地对空激光通讯系统 32
j/aJD E(+ Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
0h1u W26^ Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
2WS*c7Ct Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
M+:5gMB' Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
J'2 Yrn 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
&>AwG4HW#j Ex28: 相位阵列 35
I7_lKr3 Ex28a: 相位阵列 35
J=-z~\f56 Ex28b: 11×11的转向激光阵列,阻尼项控制 35
!/,oQoG Ex29: 带有风切变的大气像差 35
\lg
^rfj Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
-Mr_Ao`E Ex31: 热晕效应 36
Mst%]@TG Ex31a: 无热晕效应传输 37
P7w
RX F{ Ex31b: 热晕效应,无动力制冷 37
P6_Hz!vE Ex31c: 热晕效应,动力制冷和像差 37
frcX'M}% Ex32: 相位共轭镜 37
-L/%2 X Ex33: 稳定腔 38
N7s0Ua'-v Ex33a: 半共焦腔 38
IFBt#]l0 Ex33b: 半共焦腔,1:1内腔
望远镜,理想透镜 39
6 ZRc|ZQ Ex33c: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,透镜组 39
`i.fm1I] Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
eZ:iW#YF Ex33e1: 相干注入,偏心光输入(1) 40
p
l^;'|=M Ex33e2: 相干注入,偏心光输入(2) 40
`!cdxKLR Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
d*|RFU Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
y CHOg Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
K{d3)lVYCS Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
C
r R/ Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
S
}`f& Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
"&H'?N%9Up Ex33l: 谐振腔耦合 43
qoZi1,i' Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
X QLP|v;" Ex34: 单向稳定腔 45
yhgGvyD Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
P
DY :?/ Ex35a: 分布式传输,孔径划分方法 51
uNI&U7_" Ex35b: 分布式传输,入射光中添加相位光栅 53
|]<#![!h# Ex35c: 分布式传输,折射面上添加相位光栅 54
s=)W Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
P?q HzNGi7 Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
3chx4 Ex36: 有限差分传播函数 57
WT\wV\Pu Ex36a: FDP与软孔径 58
oQ,n?on Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
B{\Y~>]Pj Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
2K_ QZ
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
>h%>s4W Ex37b: 偏振,表面极化效应 60
z$1|D{ Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
#jBmWaP. Ex37d: 偏振,古斯-汉欣位移(1) 61
<U$YJtEK Ex37e: 偏振,采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移(2) 61
@N '_qu Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
8{0XqE~ix= Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
8qkQ*uJP Ex38: 剪切干涉仪
h<LS`$PK;E 62
@"s<0T^H Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
%qcCv9 Ex40: 相位共轭,有限相互作用长度 64
#CLjQJ Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
g<;pyvq|: Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
*JImP9SE Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
3]1 !g6 Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
+E9G"Z65iP Ex45: 环形非稳腔,工作物质具有聚焦性质 66
W'9{2h6u( Ex46: 光束整形滤波器 68
Oa:C'M
b Ex47: 增益片的建模 68
gwIR3u Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
]?_~QE` Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
#NyO' Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器,单步骤 70
\
o2oQ3 Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
kj2qX9Ms Ex47e: 点对点控制增益与饱和,多光束的饱和 70
KRGj6g+ Ex48: 倍频 70
ZzK^bNx)0 Ex49: 单模的倍频 71
$|Ol?s Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
Wj3i*x$
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
QN;5+p[N Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
>7@,,~3 Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
VS4Glx73 Ex52: 锥像差 72
Ib{#dhV Ex53: 厄米高斯函数 74
CV
HKP[- Ex53a: 厄米高斯多项式 75
mKTF@DED Ex53b: 径向偏振光的建构,HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
(ID%U Ex54: 拉盖尔函数 75
gHh(QRA Ex55: 远场中的散斑效应 75
R-$w*=Y Ex56: F-P腔与相干光注入 75
G "+[@| Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
tWl')^ Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面,峰值出现在140° 76
5f_x.~ymA Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
~c&sr5E Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
r[):'ys,C Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)(续) 76
q/w5Dx|: Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
5G6 P p7[ Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
uUS~"\`fk Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
CC@U'9]bH Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,无吸收情况 79
3W ]zLUn Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,有吸收情况 79
5fs,UH Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,比尔定律与自聚焦 79
noaR3) Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,吸收、自聚焦、像差 79
}x$@j Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
VQf^ y q Ex59a: 焦平面上的球差,有拦光 80
p".wqg*W Ex59b: 焦平面上的球差,无拦光 80
vC&0UNe$ Ex59c: 2f透镜,焦平面扫描 80
lNc0znY Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
h('5x,G% Ex60a: 对散焦的简单优化 80
RJ3uu NK7 Ex60b: 优化的数值验证,数值目标 81
| J'k9W" Ex60c: 优化的数值验证,阵列目标 81
,c&t#mu*0 Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化,数值验证 81
>&>EjK4? Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化,内置函数 81
p4O[X\T Ex61: 对加速模型评估的优化 82
<%^WZ:c Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
|,KsJ2hD Ex62a: 平面波光栅,小的遮光片的影响 85
0 -M i
q Ex62b: 平面波光栅,第二个光栅的影响 85
vp&. Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
Q u/f>tJN; Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
u*qI$?& Ex65: 非相干
成像与光学传递函数(OTF) 85
@)MG&X Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
A'}!'1 Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
}X])055S Ex67a: 六边形透镜阵列 88
2T%sHp~qt Ex67b: 矩形透镜阵列 88
H!FaI(YZl Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
f3vl=EA4| Ex67d: 矩形柱透镜 88
vx6lud0k} Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
a{^2c! Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
&RuTq6)r Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
TqS s*as5 Ex67h: N×N的激光二极管阵列,高斯型包络面 88
08AD~^^ Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
TSJeS`I Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔,工作波长为1μ 89
(!m6>m2 Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔,工作波长为100μ 89
US's`Ehx Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
}#~E-N3x Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
3GL?&(eU; Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
tpzh Ex69c: 速率方程与单步骤 92
%c$|.TkX Ex69d:
半导体增益 92
*\+oe+ 3 Ex69e: 三能级系统的增益,单一上能级态 93
LO%e1y Ex69f: 速率方程的数值举例 93
1W.oRD&8j/ Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
>sAaLR4 Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
8t< X Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
M4;M.zxJv Ex69j: 稳态速率方程的解 93
( ,mV6U% Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
q b=%W Ex70: Udata命令的显示 93
s7jNRY V Ex71: 纹影系统 94
iVVR$uzhH Ex72: 测试ABCD等价系统 94
?|NsaW Ex73: 动态存储测试 95
[#X}( Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
',|OoxhbK Ex75: 锥面镜 95
04-@c Ex75a: 无焦锥面镜,左出左回 95
xz}CqPJ# Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移,左出左回 97
4!3<[J;N; Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
]4')H;'y Ex75d: 无焦锥面镜,位置偏移较大 98
N*PJ m6- Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
W4#DeT 。。。。后续还有目录
h1B_*L 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
D5Jg(- 4y4r;[@U