[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 eI?<*  
uROt h_/  
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。 A~Eu_m  
(Q !4\Gy  
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。 9`\hG%F  
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。 U">D_ 8  
h0NM5   
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。 .
+7GecYz  

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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。 (veGztt  
不当之处，敬请指正！ vq*N  
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o)KF+[^  
目录 (y
E?)s  
前言 2 e#K =SV!H  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 v
?rjQ'OP  
2、带有反射壁的空心波导 7 bD<[OerG  
3、二元光学元件建模 14 n6;jIf|  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 #NVtZs!V/  
5、大气像差与自适应光学 26 M#on-[  
6、热晕效应 29 i8I%}8  
7、部分相干光模拟 34 I#Ay)+D  
8、谐振腔的优化设计 43 z8M^TV  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 >2`)S{pBD  
10、非稳环形腔模拟 53 S#qd#Zk|Y  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 goi.'8M|/b  
12、体全息模拟 63 ,#&lNQ'I  
13、利用全息图实现加密和解密 68 @(PYeXdV6&  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 AwB ]0H  
15、拉曼放大器 80 } ab@Nd$  
16、瞬态拉曼效应 90 xBd#  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 <OF7:f  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 0Fsz  
19、光学参量振荡器 109 A!s\;C  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 =)m2u2c M  
21、ZIG-ZAG放大器 122 d8Jy$,/`?  
22、多程放大器 133 ~fB: >ceD  
23、调Q激光器 153 6 k+FTDL  
24、光纤耦合系统仿真 161 zJ7vAL
  
25、相干增益模型 169 w
ly#|  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 Ol:&cX3G  
27、光纤激光器 191 bCg {z b#  
c|u{(E58  
GLAD案例索引手册 B;[{7J]  
y%k\=:m  
目录 O5{!CT$  
l]inG^s  
目   录 i 7+JQaYO`"  
S*],18z?  
%TdZ_  
GLAD软件简介 1 cBM A.'uIL  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 -0PT(gx  
Ex1a: 基本输入 2 U.hV1  
Ex1b: RTF命令文件 3 ]K0<DO9  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 |
r1\  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 R_\{a*lV0  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 pj&vnX6O^  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 LYNd^}  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 KZzOs9 s
 
Ex3: 单位选择 7 :j9{n ,F  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 8s pGDg\g  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 !!4_x  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 VdQ}G!d  
Ex7:  mirror/global命令 8 ]p:x,%nm  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 br+{23&1R#  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 2]5dSXD  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 rA&|!1q"B  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 Zalgg/.  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 +I#4
+0f  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 MBRRzq%F  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 @2
6H;  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 A:ls'MkZ4  
Ex11: 共焦非稳腔 17 &Eg>[gAIlp  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 #o_`$'>  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 H7?C>+ay  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 1.!rq,+>1  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 S9}P5;u  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 P!:Y<p{=>  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 GM|gm-t<@  
Ex13: 相位像差 20 "2(lgxhj  
Ex13a: 各种像差的显示 21 RS!~5nk5  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 G*uy@s:  
Ex14: 光束拟合 23 lb5Y$ZC  
Ex15: 拦光 24 xz[a3In+  
Ex16: 光阑与拦光 24 dQ@e+u5  
Ex17: 拉曼增益器 25 N_
Cu%HP  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
Lw\ANku  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 +"6_rbeuO  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 /ZHuT
=j1  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 A>(m}P  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 7)S`AQ2:)  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 [[P?T^KT  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 &^FCp'J-  
Ex24a: 大气像差 32 !/ TeTmo  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 j!GJ$yd=-6  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 hc2[,Hju{O  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 YW9 [^  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 eG9tn{  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 `DIIJ<;g  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 4_3Jpz*  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 ]24aK_Uu  
Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35 GLQ1rT  
Ex28: 相位阵列 35 su/l'p'  
Ex28a: 相位阵列 35 I0P)DR  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 %sP C3L  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 st P~/}  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 HGfV2FtTz  
Ex31: 热晕效应 36 lHv;C*(_=  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 db$Th=s[  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 !}|n3wQ  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 `Gzuk
h  
Ex32: 相位共轭镜 37 E ;65kZ  
Ex33: 稳定腔 38 $UavM|  
Ex33a: 半共焦腔 38 oh:q:St  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 Ac'[(  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 UhYeyT  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 SkBa- *MC  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 <:0649ZB  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 dawe!w!  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 /R^Moj<  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 =`[08  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 8o#*0d|  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 K)~ m{  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 W!8g.r4u+,  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 _*h,,Q  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 [H)
NkR;I  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 "_]n_[t2C  
Ex34: 单向稳定腔 45 b|U&{I>TH  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 CdgZq\  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 jnsV'@v8Nj  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 ce th)Xm  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 _"_ W KlN  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 _" W<>  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 "-GjwB  
Ex36: 有限差分传播函数 57 9YRoWb{y  
Ex36a: FDP与软孔径 58 r,X5@/  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 tp<uN~rTgh  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 ,IoPK!5xy  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 W.TZU'%  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 BlUl5mP}>  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 ps=jGh[  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 j9Ptd$Uj  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 =G3O7\KmH  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 Jaz|b`KDj  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 /=I&-gxC  
Ex38: 剪切干涉仪 uSCF;y=1g,  
62 ?rID fEvV  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 cZI )lX  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 [T#5$J  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 /1 lIV_Z  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 ?nJ7lLQA  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 O^ZOc0<  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 BV,P;T0"D  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 \PU3{_G]  
Ex46: 光束整形滤波器 68 R+k-mbvnt  
Ex47: 增益片的建模 68 BoZ])Y6=  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 o:B?gDM  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 gXN#<g,:^  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 x4|>HY<p?  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 $~vy,^  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 7_C;-  
Ex48: 倍频 70 .WM0x{t/  
Ex49: 单模的倍频 71 uqwB`<>KJ  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 ',j'Hf  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 =<w6yeko  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 s$`g%H>  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 HPl!r0 h  
Ex52: 锥像差 72 #TZf\0\!  
Ex53: 厄米高斯函数 74 T)wc{C9w  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 WGjT06a\  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 H|_^T.n?E  
Ex54: 拉盖尔函数 75 b:3n)-V{u  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 hgMh]4wN*  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 1;cV [&3  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 dd1m~Gm  
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 su6x okt  
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 )R$+dPu>  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 9z7^0Ruw  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 *n mr4Q'v{  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 $G/h-6+8  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 N1$lG? )+  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 jqxeON  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 WmU4~.  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 dA>=#/"  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 wuE]ju<  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 (\m4o   
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 [.4R ,[U  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 4DI.RK9  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 eq.K77El{J  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 N^7Qn*qt[  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 bOjvrg;Sz\  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 S|!)_RL  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 f!hQ"1[  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 .,zrr&Po  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 WccTR aq  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 {a`t1oX(  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 #(&!^X3  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 NIufL }6\  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 &ywAzGV{s  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 P5s'cPX  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 @ hH;d\W#  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 ~_ss[\N  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 xCwd*lsM  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 *0zdI<Oe  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 \Z9+U:n  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 ?"f\"N  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 H.|v^e  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 [1Pw2MC<  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 8 tMfh  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 am.}2QZU  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 WLGk  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 M{I8b<hY  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 [kwVxaI  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 rFJ(t7\9h  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 QX}O{LQR  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 %^){Z,}M}  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 ,grdl|Dg  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 -JOtvJIQI  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 -oc@$*t  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 zf-)c1$*r  
Ex69d: 半导体增益 92 tDj~+lmdN  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 R2{y1b$l  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 u1K;{>4lx  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 BeP]M1\?>  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 ph\KTLU  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 :SFcnYv0  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 k(l  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 h+EG) <  
Ex70: Udata命令的显示 93 gP=(2EVE  
Ex71: 纹影系统 94 ?EP>yCR9  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 7A0D[?^xe  
Ex73: 动态存储测试 95 N-* ^V^V  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 _  dFZR  
Ex75: 锥面镜 95 L3[r7 b  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 3S4'x4*  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 rP
aUDR4U  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 FPj j1U`C  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 !Ld0c4  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 cHN eiOF  
。。。。后续还有目录 E}eu]2=nU}  
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