[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 Y5fLmPza  
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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。 Gt9&)/#  
9x,RvWTb  
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。 ^C2\`jLMY  
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。 ]HpA5q1ck  
j ";2o(  
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。 hiNEJ_f  
l5L.5$N  
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。 !i=nSqW  
不当之处，敬请指正！ =zwOq(Bh W  

mPq$?gdp  
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#K  
目录 R|i/lEq  
前言 2 v4@Z(M  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 GhPK-+"X  
2、带有反射壁的空心波导 7 o|jIM9/  
3、二元光学元件建模 14 ^>"z@$|\:  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 <&)v~-&O  
5、大气像差与自适应光学 26 &89oO@5  
6、热晕效应 29 1S@vGq}  
7、部分相干光模拟 34 {Zp\^/  
8、谐振腔的优化设计 43 mKYeD%Pm*  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 6e7{Iy  
10、非稳环形腔模拟 53 N!*_La=TuH  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 Z@hD(MS(C  
12、体全息模拟 63 zt
^48~ry  
13、利用全息图实现加密和解密 68 >E*$ E  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 ;sHN/eF  
15、拉曼放大器 80 ,t1abp{A  
16、瞬态拉曼效应 90 ~on(3|$  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 }NsUnbxT  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 _{M\Bs2<  
19、光学参量振荡器 109 xW92ch+t  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 T?4G'84nN  
21、ZIG-ZAG放大器 122 5xii(\lC  
22、多程放大器 133 u,3#M ~  
23、调Q激光器 153 .!JVr"8  
24、光纤耦合系统仿真 161 N
/GQt\tV<  
25、相干增益模型 169 $+7`Dy!  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 O:da-xWJ  
27、光纤激光器 191 dDnf^7q/  
2B,] -Mu)  
GLAD案例索引手册 |ae975  
r-h#{==*c  
目录 fryJW=  
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目   录 i RQMEBsI}  
Iy }:F8F>g  
Y"KE7>Jf  
GLAD软件简介 1 Bn!$UUC  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 Hk|0HL  
Ex1a: 基本输入 2 KM`eIw>8  
Ex1b: RTF命令文件 3 *28pRvY:b  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 t!IaUW  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 bO<CR  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 X6^},C'E.:  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 `SVmQSwO[  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 zq%D/H6J,  
Ex3: 单位选择 7 Ux+Q  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 ;U_QvN|  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 \lSU  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 JAI)Eqqv]  
Ex7:  mirror/global命令 8 nJ" '  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 MCdx?m3]  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 7==f\%,  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 ,6r{VLN  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 [xKd7"d/n  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 2}W0 F2*  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 n#=o?!_4  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 GLGz2 ,#  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 D0BI5q  
Ex11: 共焦非稳腔 17 Iuh/I +[7  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 Y F*OU"2U  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 rm} R>4  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 <EST?.@~+  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 Zy09L}59P  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 +Y+Y6Ac[}  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 KWWa&[ev)  
Ex13: 相位像差 20 *cO sv  
Ex13a: 各种像差的显示 21 HE
GKX]  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 )Jv[xY~  
Ex14: 光束拟合 23 f0T,ul,  
Ex15: 拦光 24 >,DbNmi  
Ex16: 光阑与拦光 24 B7z -7&TE  
Ex17: 拉曼增益器 25 }Nb8
}(6  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 n>'Kp T9|  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 @}:uu$OH  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 @UdfAyL  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 `g,8-  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 `ImE% r!  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 w/L `  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 5#QXR+ T   
Ex24a: 大气像差 32 FW.$5*f='  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 `N5|Ho*C  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 Sv;_HZ  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 l (3bW1{n  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 ./$cMaDJ  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 P#:?ok  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 4GB7A]^E  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 HQ{JwW!m  
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 "5A&_E }3  
Ex28: 相位阵列 35 4BwQA#zE  
Ex28a: 相位阵列 35 IMk'#)  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 $Q*<96M  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 P<fnLQ9  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 'u` .P:u?  
Ex31: 热晕效应 36 > 0<)=  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 i>_u_)-  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 8KH\`
5<  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 7w1wr)qSB  
Ex32: 相位共轭镜 37 `~X!Ll  
Ex33: 稳定腔 38 sm$(Y.N  
Ex33a: 半共焦腔 38 L_w+y  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 Iz[@^IUx=  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 d`1I".y  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 al20V  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 {6oE0;2o'  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 $
TI5vhQ  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 A 8 vbQ  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
x}twsc`  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 rcGb[=Bf  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 !cGDy/|  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 z%/N!RLW  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 y^;l*qq  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 ;@ [ 0x  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 jzK5-;b  
Ex34: 单向稳定腔 45 ~n/ $  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 h!m_PgRSs  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 BYKoel  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 FEo269Ur  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 uf&N[M  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 |X`/  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 LOTP*Syjf  
Ex36: 有限差分传播函数 57 =~I-]4  
Ex36a: FDP与软孔径 58 lHZU iB  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 .Q)|vq^  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
mYc.x  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 S1U@UC  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 iKas/8  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 cJgBI(S5  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 f7I{WfZ\P  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 RaTH\>n  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 ejA%%5q  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 ,E|m.  
Ex38: 剪切干涉仪 Iyo@r%I  
62 u`(- -  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 L}m8AAkP[  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 MC&\bf  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 Uje|`<X  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 Zatf9yGD  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 >q7BVF6V|  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 :pRpvhm  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 Y4IGDY*  
Ex46: 光束整形滤波器 68 I!wX[4p eg  
Ex47: 增益片的建模 68 =H<0o?8?c  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 b~BIz95  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 }Yv\0\~'W|  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 ~}ET?Q7t  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 >
*$;  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 >h+349  
Ex48: 倍频 70 B4XZko(  
Ex49: 单模的倍频 71 mQ}ny(K'  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 kw`WH)+F  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 S^Au#1e   
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 U=8@@yE  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 B-d(@7,1  
Ex52: 锥像差 72 RwVaZJe)l  
Ex53: 厄米高斯函数 74 *;|`E(  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 yFhB>i  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 _owjTo}  
Ex54: 拉盖尔函数 75 `c+/q2M  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 umLb+GbI4  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 {RB-lfrWs  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 7Dl
OW1|  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 h3gWOU  
Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 vKoP|z=m  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
=e?$M  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 TEsnNi 1  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 V\K<$?oUb  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 0Aa`p3.)  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 $OVXk'cc  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 UhmTr[&  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 TzBzEiANn  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 -=698h*  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 bAr` E  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 YRlDX:oX~  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 ^nVl (^{  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 Y\2|x*KwvF  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 V^Rkt%JY  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 l.nH?kK<  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 9SMiJad<  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 hnWo|! ,O$  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 _y .]3JNm  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 UK*qKj.)  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 ~2u\  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 bzi|s5!'<  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 7+w'Y<mJ  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 "8V{5e!%j'  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 }%n5nLU`  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 !MQN H  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 u&QKwD Uh  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 GD-&_6a  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 @;wzsh >o  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 y33~HsOJ  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 ^;F{)bmu+)  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 )R{UXk3q}  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 4 c'4*`I  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 7.bN99{xPM  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
*@ED}Mj+  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 1@XgTL4  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 (s
w-~U%  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 ;LJ3c7$@lf  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 6@4n'w{"  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 wb"RB A9  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 `Iy4=nVb  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 TOI4?D]  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 AW5iV3  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 0_eQlatb  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 5nCu~<uJ  
Ex69d: 半导体增益 92 GIHpSy`z  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 6ew "fCrH!  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 @{Py%  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 ;BH>3VK  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 E@ h y7X  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 -pTI?  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 1K|@h&@  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 POU}/e!Ua  
Ex70: Udata命令的显示 93 k4KHS<n0  
Ex71: 纹影系统 94 bdc\  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 8V4V3^_xs  
Ex73: 动态存储测试 95 VGH/X.NJ  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 <xS=#  
Ex75: 锥面镜 95 %hT4qzJj  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 @Z\2*1y6  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 [EHrIn  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 ?)tK!'  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 e-D4'lu  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 rcbP$tvz  
。。。。后续还有目录 Na!za'qk[o  
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