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    [产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-01-22
    前言 uiA:(2AQ  
    x~tQYK   
    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。 4[0?F!%  
    i]%"s_l  
    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。 {`CWzk?  
    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。 aZ`ags ofk  
    F6VIH(  
    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。 I.1l  
    v=-3 ,C  
    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。 9Ib(x0_  
    不当之处,敬请指正! w{EU9C  
    #q.G_-H4J@  
    1[9j`~[([  
    目录 /,$\H  
    前言 2 wQB{K3  
    1、传输中的相位因子与古伊相移 3 ?u!AHSr(  
    2、带有反射壁的空心波导 7 X>8?p'*  
    3、二元光学元件建模 14 G>>u#>0  
    4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 h ]$?~YE  
    5、大气像差与自适应光学 26 })vr*[  
    6、热晕效应 29 D-:<]D:  
    7、部分相干光模拟 34 x]cZm^  
    8、谐振腔的优化设计 43 5?0gC&WfN  
    9、共焦非稳腔模拟仿真 47 9$@ g;?}Ps  
    10、非稳环形腔模拟 53 cY'To<v  
    11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 #gJ~ {tA:  
    12、体全息模拟 63 eE`1;13;  
    13、利用全息图实现加密和解密 68 \[I .  
    14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 NVWeJ+w  
    15、拉曼放大器 80 #ic 2ofI  
    16、瞬态拉曼效应 90 y]f^`2L!8>  
    17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 A=]F_  
    18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 H<7DcwXv  
    19、光学参量振荡器 109 q)xl$*g  
    20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 MYSc*G  
    21、ZIG-ZAG放大器 122 0W%}z}/ N  
    22、多程放大器 133 E816 YS='  
    23、调Q激光器 153 yXo0z_ G  
    24、光纤耦合系统仿真 161 G_N-}J>EP  
    25、相干增益模型 169 yx w27~  
    26、谐振腔往返传输内的采样 181 $"{3yLg  
    27、光纤激光器 191 B~g05`s  
    #Y>%Dr&  
    GLAD案例索引手册 'Mx K}9  
    R:BBNzY}f  
    目录 3H}~eEg,  
    S*m`'  
    目   录 i JBEgiQ/  
    AKC foJ  
    GLAD案例索引手册实物照片
    Etc?;Z[F#  
    GLAD软件简介 1 bZay/ Zkj  
    Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 6`baQ!xc.  
    Ex1a: 基本输入 2 hi D7tb=g~  
    Ex1b: RTF命令文件 3 <kXV1@>  
    Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 V*7Z,nA  
    Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 G1;'nwf}  
    Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 Xm=^\K3  
    Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 nB@iQxcz  
    Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 nHA`B.:B  
    Ex3: 单位选择 7 j_'rhEdLP  
    Ex4: 变量、表达式和数值面 7 }vUlTH  
    Ex5: 简单透镜与平面镜 7 ^A "lkV7  
    Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 ]pRfY9w  
    Ex7:  mirror/global命令 8 <+-Yh_D  
    Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 ,rB9esxic  
    Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 jo;uRl  
    Ex8b: 离轴单抛物面 12 k4F"UG-`  
    Ex8c: 椭圆反射镜 12 U|Z>SE<k  
    Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 Ce5w0&VlS  
    Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 /q"d`!h)w  
    Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 ,D@ ;i  
    Ex10: 宏、变量和udata命令 17 V)1:LLRW  
    Ex11: 共焦非稳腔 17 ,8=`*  
    Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 Q),3&4pM  
    Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 y LgKS8b  
    Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 4%!{?[$  
    Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 |j~EV~A J  
    Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 Y7kb1UG  
    Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 {NY~JFM  
    Ex13: 相位像差 20 \n*7# aX/  
    Ex13a: 各种像差的显示 21 /y9J)lx  
    Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 I)XOAf$6  
    Ex14: 光束拟合 23 WE.$at{*h  
    Ex15: 拦光 24 .mT#%ex  
    Ex16: 光阑与拦光 24 G_^iR-  
    Ex17: 拉曼增益器 25 9o`7Kc/g  
    Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 uh5Pn#da^  
    Ex19: 会聚光束的拉曼过程,简单动力学分步法 26 [<Os~bfOv  
    Ex20: 利用wave4的拉曼放大,准直光束 28 X<Th{kM2  
    Ex21: 利用wave4的四波混频,准直光几何传输 29 zY1s7/$ i  
    Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 KZrMf77=  
    Ex23: 利用wave4的四波混频,会聚光束 30 $W/+nmb)@K  
    Ex24: 大气像差与自适应光学 31 p]h*6nH>~  
    Ex24a: 大气像差 32 9QH9gdiw  
    Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 ljYpMv.>xG  
    Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 YA"Ti9-EV  
    Ex25: 地对空激光通讯系统 32 |k`f/*  
    Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 ws>WA{]gq  
    Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 b.R!2]T]i^  
    Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 *^@#X-NG  
    Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 2JiAd*WK  
    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 Y^f94s:2S  
    Ex28: 相位阵列 35 BKC7kDK3H  
    Ex28a: 相位阵列 35 QE 45!Z g  
    Ex28b: 11×11的转向激光阵列,阻尼项控制 35 lh\ICN\O  
    Ex29: 带有风切变的大气像差 35 /ojO>Y[<   
    Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 .~.``a  
    Ex31: 热晕效应 36 m"gni #  
    Ex31a: 无热晕效应传输 37 r zMFof  
    Ex31b: 热晕效应,无动力制冷 37 Pt6hGSo.  
    Ex31c: 热晕效应,动力制冷和像差 37 aNE9LAms  
    Ex32: 相位共轭镜 37 3XeXzPj  
    Ex33: 稳定腔 38 4<G?  
    Ex33a: 半共焦腔 38 *xE"8pN/  
    Ex33b: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,理想透镜 39 <%d51~@={I  
    Ex33c: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,透镜组 39 ?Oy'awf_  
    Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 bBUbw*DF)  
    Ex33e1: 相干注入,偏心光输入(1) 40 w4e%-Ln  
    Ex33e2: 相干注入,偏心光输入(2) 40 t&GA6ML#s  
    Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 0?lp/|K  
    Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 E`Jp(gK9F  
    Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 r}/yi  
    Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 f^W[; w  
    Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 ,vPe}OKj  
    Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 Gb(C#,xbK  
    Ex33l: 谐振腔耦合 43 @br@[RpB  
    Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 )7&42>t  
    Ex34: 单向稳定腔 45 _PXG AS  
    Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 ;^R A!Nj  
    Ex35a: 分布式传输,孔径划分方法 51 vk  @%R  
    Ex35b: 分布式传输,入射光中添加相位光栅 53 D JLiZS  
    Ex35c: 分布式传输,折射面上添加相位光栅 54  L5"8G,I  
    Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 M{`/f@z(  
    Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 T-4/d5D[  
    Ex36: 有限差分传播函数 57 ^FP} qW~;9  
    Ex36a: FDP与软孔径 58 JDLTOLG  
    Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 $_Y/'IN`k  
    Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 9[cp7 Rcb  
    Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 {S[I_\3  
    Ex37b: 偏振,表面极化效应 60 3B@y &a#&  
    Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 Q)09]hP[Xj  
    Ex37d: 偏振,古斯-汉欣位移(1) 61 G 9DJa_]X  
    Ex37e: 偏振,采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移(2) 61 3/X-Cr+d  
    Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 *)limqe3"$  
    Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 G 1]"s@8(  
    Ex38: 剪切干涉仪 2Y400  
    62 yiiyqL*E  
    Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 sK+ (v  
    Ex40: 相位共轭,有限相互作用长度 64 81~Kpx  
    Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 LmP qLH'(Q  
    Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 gks ==|s.  
    Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 ,Pn-ZF  
    Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 IUOxGJ|rO  
    Ex45: 环形非稳腔,工作物质具有聚焦性质 66 p6`Pp"J_tr  
    Ex46: 光束整形滤波器 68 |#{-.r6Y]  
    Ex47: 增益片的建模 68 {jvOHu  
    Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 x&'o ]Y  
    Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 /\na;GI$  
    Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器,单步骤 70 k!5m@'f  
    Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 ^NXcLEaP*<  
    Ex47e: 点对点控制增益与饱和,多光束的饱和 70 _ `H.h6h  
    Ex48: 倍频 70 >DHp*$y  
    Ex49: 单模的倍频 71 U4Z[!s$  
    Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 pD"YNlB^  
    Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 X*i/A<Y`=  
    Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 4t04}vp  
    Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 >ajuk  
    Ex52: 锥像差 72 MhNFW'_  
    Ex53: 厄米高斯函数 74 q#MM  
    Ex53a: 厄米高斯多项式 75 U#bl=%bF  
    Ex53b: 径向偏振光的建构,HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 l71 gf.4g  
    Ex54: 拉盖尔函数 75 0o;O`/x  
    Ex55: 远场中的散斑效应 75 F!J J6d53y  
    Ex56: F-P腔与相干光注入 75 jk$86ma!  
    Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 zrs<#8!Y_!  
    Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面,峰值出现在140° 76 %%>_B2vc  
    Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 U[R@x`  
    Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 Wt^|BjbB4  
    Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)(续) 76 QdQ d(4/1  
    Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 SyO79e*t  
    Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 Ir5WN_EaS  
    Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 ~4\,&HH  
    Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,无吸收情况 79 -T7xK/  
    Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,有吸收情况 79 9}5K6aQ  
    Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,比尔定律与自聚焦 79 9IA$z\<<w  
    Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,吸收、自聚焦、像差 79 ZPHXzi3j  
    Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 )t:7_M3  
    Ex59a: 焦平面上的球差,有拦光 80 2edBQYWd  
    Ex59b: 焦平面上的球差,无拦光 80 h>alGLN>  
    Ex59c:  2f透镜,焦平面扫描 80 ZQ3_y $  
    Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 6-B 9na  
    Ex60a: 对散焦的简单优化 80 z>;$im   
    Ex60b: 优化的数值验证,数值目标 81 K^zDNIQU  
    Ex60c: 优化的数值验证,阵列目标 81 - hzjV|  
    Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化,数值验证 81 &-%X:~|:X  
    Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化,内置函数 81 3NIUW!gr  
    Ex61: 对加速模型评估的优化 82 2| B[tt1Z  
    Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 Q6IQV0{p  
    Ex62a: 平面波光栅,小的遮光片的影响 85 X<]qU3k5  
    Ex62b: 平面波光栅,第二个光栅的影响 85 ?7jg(`Yh  
    Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 H2;X   
    Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 Z)pz,  
    Ex65: 非相干成像与光学传递函数(OTF) 85 09S6#;N&  
    Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 e}0:"R%E  
    Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 )4R:)-"f  
    Ex67a: 六边形透镜阵列 88 auHFir 8f  
    Ex67b: 矩形透镜阵列 88 /qU>5;  
    Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 dRI^@n  
    Ex67d: 矩形柱透镜 88 $Z?\>K0i  
    Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 @*MC/fe  
    Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 p@YB?#Im  
    Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 15{Y9!  
    Ex67h: N×N的激光二极管阵列,高斯型包络面 88 5\Fz!  
    Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 cCY/gEv  
    Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔,工作波长为1μ 89 4f^C\i+q  
    Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔,工作波长为100μ 89 K-eY|n  
    Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 eKN$jlg  
    Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 p'n4)I2#  
    Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 I]nHbghcW  
    Ex69c: 速率方程与单步骤 92 ,FZT~?  
    Ex69d: 半导体增益 92 d2S~)/@S  
    Ex69e: 三能级系统的增益,单一上能级态 93 .>pgU{C`!  
    Ex69f: 速率方程的数值举例 93 UsQ4~e 4-  
    Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 w$|l{VI  
    Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 -n5 B)uw=  
    Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 R?66b{O  
    Ex69j: 稳态速率方程的解 93 LfLFu9#:w  
    Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 |3hY6aty  
    Ex70: Udata命令的显示 93 !@A#=(4R4  
    Ex71: 纹影系统 94 X|DO~{-au  
    Ex72: 测试ABCD等价系统 94 /mM2M-  
    Ex73: 动态存储测试 95 4~z?"  
    Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 &<pKx!  
    Ex75: 锥面镜 95 ~8T(>!hE1h  
    Ex75a: 无焦锥面镜,左出左回 95 =Gk/k}1  
    Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移,左出左回 97 J#2!ZQE 3  
    Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 C'A]i5  
    Ex75d: 无焦锥面镜,位置偏移较大 98 ]bi)$j.9s  
    Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 S8, Z;y  
    。。。。后续还有目录 o*g|m.SjL  
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    ;z~n.0'  
     
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