[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 k:0j;\Sx  
Exb64n-_=  
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。 7;jD>wp9D  
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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。 r:*G{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。 (Pc>D';{S  
+x]/W|5  
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。 g~hMOI?KK^  
c'oiW)8;A  
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。 ]$smF
F
 
不当之处，敬请指正！ xf,[F8 2y  
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-^_2{i  
目录 Xa`Q;J"h  
前言 2 z,,"yVk`,  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 {&5lZ<nu8A  
2、带有反射壁的空心波导 7 Fp\;j\pfw  
3、二元光学元件建模 14 wGy
VmC  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 \jfK']P/H  
5、大气像差与自适应光学 26 ~I||"$R  
6、热晕效应 29 &'uP?r9c$  
7、部分相干光模拟 34 *Fy6-
CC1  
8、谐振腔的优化设计 43 VbX P7bZ  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 sT^R0Q'>  
10、非稳环形腔模拟 53 \.LjA_  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 Oe5rRQ$O  
12、体全息模拟 63 o=rR^Z$G   
13、利用全息图实现加密和解密 68 ^{M$S0g|N  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 X1#Ar)  
15、拉曼放大器 80 eHr0],  
16、瞬态拉曼效应 90 ZHTi4JY  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 ~?\U];l  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 f,G*e367:  
19、光学参量振荡器 109 }0'LKwIR  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 {irc0gI  
21、ZIG-ZAG放大器 122 ]?6wU-a  
22、多程放大器 133 w6BBu0,KC  
23、调Q激光器 153 Tg{5%~L]  
24、光纤耦合系统仿真 161 Kd:l8%+  
25、相干增益模型 169 &gCGc?/R#  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 SkjG}  
27、光纤激光器 191 r8 9o  
8T1`9IT
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GLAD案例索引手册 Ohm{m^VD"  
*w0!C:mL&  
目录 yCQvo(V[F  
OxHcoNrz  
目   录 i QuR}6C  
^lp=4C9  
~4fE`-O  
GLAD软件简介 1 H_&to3b(  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 w)7y{ya$  
Ex1a: 基本输入 2 7yE\,  
Ex1b: RTF命令文件 3 6kAAdy}ck  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 \Oq2{Sx\
 
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 Mt.Cj;h@^[  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 Y(UK:LZ'  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 ZID-~ 6  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 |dR}S!fmG  
Ex3: 单位选择 7 \,13mB6  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 (OiV IH  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 wUaWF$~y  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 7r;16"  
Ex7:  mirror/global命令 8 Sr \y1nt  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 7Fj8Mp|  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 OlT8pG5Oa  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 ]Thke 4  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 ny KfM5s_  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 +u|"q+p  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 r D@*x
MW  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 6Z|h>H5a  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 _y4O2n[e  
Ex11: 共焦非稳腔 17 8KJUC&`  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 I8XP`Ccq  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18  E0!d c  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 UF-&L:s[  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 ~dS15E4-Pp  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 NgTB4I8P  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 '&cH,yc;b  
Ex13: 相位像差 20 r;{$x  
Ex13a: 各种像差的显示 21 kt6)F&;$  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 `df!-\#  
Ex14: 光束拟合 23 FO*Gc Z  
Ex15: 拦光 24 @)d_z
WE  
Ex16: 光阑与拦光 24 P2vG)u  
Ex17: 拉曼增益器 25 )#i@DHt=  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 M P8Sd1_=  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 @ujwN([I  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 1["i,8zB  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 *H!BThft4  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 GST#b6S  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 b
? o  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 j!agD_J  
Ex24a: 大气像差 32 i D9 */  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 <|l}@\iRX  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 W
yM1s+@  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 q=pRe-{  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 u)<]Pb})r  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 X\`']\l  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 Il [~  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 P4@`C{F5m  
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 %T]$kF++&  
Ex28: 相位阵列 35 ;qaPK2a8  
Ex28a: 相位阵列 35 @<P2di  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 H^|TV]^;N  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 F`7v  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 8xENzTR  
Ex31: 热晕效应 36 =.z;:0]'n  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 P<IDb%W  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 c:m=9>3  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 E!ndXz 59  
Ex32: 相位共轭镜 37 OTF/Pu$  
Ex33: 稳定腔 38 '4uu@?!dVk  
Ex33a: 半共焦腔 38 HThZ4Kg+  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 9^F3r]bH  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 &jqylX  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39  !64Tx  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 jRjeL'"G  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 e@vtJaSu  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 (ODwdN7;  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 s)- ;74(  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 <7]HM5h  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 I(^0/]'  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 opa}z-7>^  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 K.xABKPVc  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 >$'z4TC\T  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 fk,Vry  
Ex34: 单向稳定腔 45 t~(jA9n  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 J$51z  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 b7>'ARdbzX  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 ['o ueOg  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 Mw0>p5+ cy  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 *,JE[M  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 :e7\z  
Ex36: 有限差分传播函数 57 @[lMh9`  
Ex36a: FDP与软孔径 58 ES4Wtc)&  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 '?Dxe B  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 'TS_Am?o  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 ^7yt>  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 =|-=4.b+|  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 $Wj= V  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 EQ273sdK  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 YTa g|If  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 '{AB{)1  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 ZjmQ  
Ex38: 剪切干涉仪 UiG/Rn  
62 -g~+9/;n  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 ^i%S}VK  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 gbuh04#~  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 bqED5;d'#  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 i#V(oSx  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 Nhs!_-_I  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
0cycnOd  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
,*iA38d.!  
Ex46: 光束整形滤波器 68 KzVi:Hm  
Ex47: 增益片的建模 68 O#U maNj/  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 Qel)%|dOn  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 m'NAM%$}J  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 n.+'9Fj  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 F(hPF6Zx(  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 %(6IaqJ[  
Ex48: 倍频 70 BI:Cm/ >  
Ex49: 单模的倍频 71 OL 0YjU
@  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 nW)+-Wxq  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 uHI(-!O  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 G[mqLI{q  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 2X
l+}M.:Y  
Ex52: 锥像差 72 $Er=i }`  
Ex53: 厄米高斯函数 74 =#u
4^%i)  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 !ekByD  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 [8Pt$5]^  
Ex54: 拉盖尔函数 75 *Y(59J2  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 Ow4_0l&  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 FC1rwXL(  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 ]u5TvI,C  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 Em(_W5 ND{  
Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 eJo" Z  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 K+`GVmD  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 ? uYO]!VC  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 `9
r{z;UQ  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 WRD z*Zf  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 t,9+G<)>H  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 kD#n/RBgf  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79  Lw\u{E@  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 YcA. Bn|as  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 ^i8,9T'=  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 G0 EXgq8  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 "\@J0|ppb  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 U(f@zGV  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 lBfthLBa  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 \>5sW8P]H`  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 9Q1%+zjjMq  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 ?V2P]|  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 0i\
>(o  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 zdwQpB,+^  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 Dd1k?  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 Z+k) N  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 "zq'nV=  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 :=B.)]F.)  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 =Q9^|&
6  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 %:~Ah6R1  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 3g;Y  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 rpiuFst  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 4dbX!0u1l  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 9YI@c_1 Q  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 TIJH}Ri  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 \uTlwS  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 g}hUCx(  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 iOZ9A~Ywy  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 Kk}, P
U=  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 K.yc[z)un  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 W$jRS  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 ]izHn;+  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 D]E=0+  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 bR7tmJ[)Z  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 _qE9]mU  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 d[?RL&hJO  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 d9JAt-6z2  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 O.FTToh<  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 n*9QSyJN]  
Ex69d: 半导体增益 92 diNSF-wi,,  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 P1
OYS\  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 #v(As)4^  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 -Cvd3%Jje  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 93n%:?l"<W  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 sFZdj0tQ4  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 C5(XZscq  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 #Tc`W_-  
Ex70: Udata命令的显示 93 0 @#Jz#?  
Ex71: 纹影系统 94 K_+M?ap_  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 N|mggz  
Ex73: 动态存储测试 95 OF*E1BM  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 jkl dr@t  
Ex75: 锥面镜 95 pImq<Z  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 r4u,I<ZbH  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 ?MywA'N@x  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 ^N7cXK*  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 iJh{,0))g  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 8o:h/F  
。。。。后续还有目录 2.nT k  
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