[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 PWx%~U.8~j  
(7b9irL&cn  
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。 +_pfBJ_$%  
U?{oxy_[2  
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。 YG8C<g6E7  
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。 [pmIQ228  
eIF6f& F  
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。 s
iCm)B  
R-NM ~gp  
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。 VY8cy2  
不当之处，敬请指正！ [ei~Xkzkj  
"]q xjs^3?  
BLaNS4e  
目录
:*|Ua%L_  
前言 2 g~.#.S ds  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 (.@peHu)#  
2、带有反射壁的空心波导 7 bfoTGi  
3、二元光学元件建模 14 wL, -"  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 S#8)N`  
5、大气像差与自适应光学 26 %PB{jo  
6、热晕效应 29 &ck}3\sQ  
7、部分相干光模拟 34 1 /{~t[*.  
8、谐振腔的优化设计 43 zz(|V  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 )~R[aXkvY  
10、非稳环形腔模拟 53 V?G%-+^  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 m3pDFI  
12、体全息模拟 63 2Ah
fQ%Y=  
13、利用全息图实现加密和解密 68 ,C><n kx  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 |X A0F\  
15、拉曼放大器 80 eCN:  
16、瞬态拉曼效应 90 $<2d|;7r  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 K`9~#Zx$  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 |k*bWuXgLs  
19、光学参量振荡器 109 -`\^_nVC  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 YQHpW>z  
21、ZIG-ZAG放大器 122 9XDSL[[  
22、多程放大器 133 FA{Q6fi:2  
23、调Q激光器 153 9,_~qWw  
24、光纤耦合系统仿真 161 >]ux3F3\  
25、相干增益模型 169 XK/l1E3N  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 w8Z#]kRv
 
27、光纤激光器 191 TS+jDs  
>I~Q[  
GLAD案例索引手册 obF|;fwPnR  

>%92,hg  
目录 $},XRo&R  
:ZB.I(v  
目   录 i `Rt w'Uz  
%RtL4"M2j  
."BXA8c;A  
GLAD软件简介 1 srN7  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 [efU)O&  
Ex1a: 基本输入 2 ~<K,P   
Ex1b: RTF命令文件 3 LFi* O&  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 U7n#TPet  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 q\i&ERr  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 7"aN7Q+EbI  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 g7hI9(8+  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 ,|VLOY^  
Ex3: 单位选择 7 :^{KY(3  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 0H4|}+e  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 #V/{DPz  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 viYrPh
H+z  
Ex7:  mirror/global命令 8 $#5'c+0  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 z;9D[ME#1  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 `G:1  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 xL.m<XDL  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 k -R"e  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 j?o6>j
 
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 \Q}Y"oq  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 'JdK0w#  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 K7JZUS`C!  
Ex11: 共焦非稳腔 17 DN=W2MEfc  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 9"S iHp\)  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 %Ul,9qG+  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 #=y)Wuo=  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 nxuH22:  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 .kuNn-$  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 7@gH{p1  
Ex13: 相位像差 20 mpk+]n@  
Ex13a: 各种像差的显示 21 N3#^Ifn[  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 )mN/e+/Lu  
Ex14: 光束拟合 23 aizws[C  
Ex15: 拦光 24 _>`9]6\&  
Ex16: 光阑与拦光 24 Yh!k uS#<  
Ex17: 拉曼增益器 25 [6g$;SicT  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 T'l
ycc4~a  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 -lfDoNRhQ  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 .3_u5N|[=W  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 ~V?z!3r-)  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 (r?hD*2r  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 9\Ff z&  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 T<Y*();Zo  
Ex24a: 大气像差 32 F%lC%~-qh  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 6l4=  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 ipGxi[Vav  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 q!U$\Q&  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 g^|R;s{  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 0wTOdCvmb  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 R%2.
N!8v  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 qk^/&j  
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 =IX-n$d`>  
Ex28: 相位阵列 35 NM:$Q<n  
Ex28a: 相位阵列 35 {0,6-dd5  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 <a_(qh@B  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 eF7I5k4  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 d:A'|;']  
Ex31: 热晕效应 36 t~ I;IB  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 ~$^>Vo  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 ?ZC!E0]  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 }JQy&V%  
Ex32: 相位共轭镜 37 vY.VFEP/  
Ex33: 稳定腔 38 e#}Fm;|d  
Ex33a: 半共焦腔 38 m0.g}N-w  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 eG2'W  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 fXnewPr=#  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 t&x\@p9  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 rzie_)a Y%  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 @C=gMn.E  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 *6u2c%^  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 |XQ_4{  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 o>+mw|{  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 ct,;V/Dx  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 ?9eiT:2  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 Br<lP#u=G  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 T)q Uf H  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 /G]/zlUE  
Ex34: 单向稳定腔 45 b$nev[`{6  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 <9xr?i=  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 jvR(e"  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 H~fF; I  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 ^  ~1QA  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 S"
^'ksL\  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 _ 3>E+9TQ  
Ex36: 有限差分传播函数 57  o4yl3o  
Ex36a: FDP与软孔径 58 #k &#d9}  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 d5{=<j  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 )'7Qd(4WT  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 :YkAp9civ  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 pih 0ME}z  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 sL\ {.ad5  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 yEh{9S%6p  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 Gi@c`lRd1  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 %B1TN#KoT  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 "+&pd!\  
Ex38: 剪切干涉仪 [%6
)  
62 2g_mQT  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 X$Q.A^9  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 hHDLrr
  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 a!u5}[{  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 WLVkrTvX  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66  >PQ?|Uk  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 g;[t1
~oF  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 hc0$mit  
Ex46: 光束整形滤波器 68 c8Q2H  
Ex47: 增益片的建模 68 f2Xn!]o  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 69:-c@L0  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 Xj30bt  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 .tHc*Eh  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 }?6;;d#  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 HFyQ$pbBU  
Ex48: 倍频 70 *$;Zk!sEF  
Ex49: 单模的倍频 71 OfA+|xT&  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 #v~dhx=R  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 Ii/{xVMD  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 <rui\/4NJ  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 qq[Dr|%7  
Ex52: 锥像差 72 /$\8?<Pc".  
Ex53: 厄米高斯函数 74 F9las#\J  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 8D?$@!-  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 4!96k~d}  
Ex54: 拉盖尔函数 75 qJonzFp7  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 fiU#\%uJg  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 ij3W8i9'  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 Q9f5}  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 ,-(D(J;}1  
Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 eFA,xzp  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 Fe: ~M?]  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 'q}f3u
>  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 "j8=%J{  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 (w(k*b/  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 cmCD}Skk  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 Y8lZ]IB  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 9Nv?j=*$  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 =h ~n5wQG  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 &?xmu204  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 FQ47j)p;  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 |:2B)X  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 i!RYrae  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 }o[<1+W(.  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 b<"jmB{  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 0fUsERr1*  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 ,jw`9a  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 Wy-y-wi:p  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 5.yiNWh  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 )4:]gx#cr  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 9~a5R]x2  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 TVSCjI  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 vMJ(Ll7/  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 4Xt`L"f  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 /<k5"C%z  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 U:c0s  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 ^si[L52BZ  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 1:@ScHS  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 N cGFPi(Z  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 cg9}T[A  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 Z6Kp-z(l3  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 5e7\tBab  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 7(^F@,,@  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 :!?Fq/!  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 GY0OVAW6'c  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 -F
3~X R  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 uf (_<~  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88  P7/Xh3  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 ORWi+H|  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 -XwS?*O  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 R>;&4Sjr  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 ObS#aRq  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 K3,PmI&W  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 (FgX9SV]p9  
Ex69d: 半导体增益 92 Iij$ce`nx  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 @qx$b~%  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 XAtRA1.  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 + DE/DR:  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 '#,C5*`  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 +KNd%AJ  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 h5-yhG  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 h9iQn<lp4.  
Ex70: Udata命令的显示 93 hJir_=  
Ex71: 纹影系统 94 m!P<# |V
 
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 X{6a  
Ex73: 动态存储测试 95 elpTak@  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 sdyNJh7Jr  
Ex75: 锥面镜 95 v*<rNZI  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 FCKyKn  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 r_ B.bK  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 [/ertB  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 ~82 {Y _{/  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 s| Q1;%Tj  
。。。。后续还有目录 Sl<1Rme=w  
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