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2024-01-22 14:38 |
激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》
前言 x4Wu`-4^ /DGEI&}&:u 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。 XbYST%|. M'sq{K9 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。 s)-O{5;U 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。 ~gA^tc3G }c@duf-l 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。 bqcwZ6r< *Kmo1>^ 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。 ,(v=ZeI 不当之处,敬请指正! XQI!G_\+C ]uZaj?%J< rk7d7`V 目录 z:)z]6 前言 2 DPBWw[ 1、传输中的相位因子与古伊相移 3 'XP 2、带有反射壁的空心波导 7 +&*Ybbhb 3、二元光学元件建模 14 CSVL,(Uw 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 du>d ? 5、大气像差与自适应光学 26 tBtmqxx 6、热晕效应 29 |,lw$k93 7、部分相干光模拟 34 N@3&e;y 8、谐振腔的优化设计 43 ~aL&,0 9、共焦非稳腔模拟仿真 47 wfq}NK; 10、非稳环形腔模拟 53 8umW> 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 4Pkl()\c 12、体全息模拟 63 LLU]KZhtY| 13、利用全息图实现加密和解密 68 5]F4.sa 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 LjY@b 15、拉曼放大器 80 jm&PGZ#n=R 16、瞬态拉曼效应 90 :S=!]la0h 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 V1
{'d[E* 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 |TRl>1rv 19、光学参量振荡器 109 Mp_SL^g| 20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 / 0y5/ 21、ZIG-ZAG放大器 122 "VI2--%v3 22、多程放大器 133 ?,oE_H 23、调Q激光器 153 evro]&N{ 24、光纤耦合系统仿真 161 *zl-R*bM$ 25、相干增益模型 169 1(vcM 26、谐振腔往返传输内的采样 181 G4{TJ,~ 27、光纤激光器 191 m=qyPY rPkPQn: GLAD案例索引手册 x%OJ3Qjj= KD73Aw 目录 GEZ!z5";BQ }ZkGH}K_} 目 录 i o>MB8[r
!WNO!S0/j
GLAD案例索引手册实物照片 drd5oZ GLAD软件简介 1 n~'cKy)m Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 b0h >q $b Ex1a: 基本输入 2 mExJ--} Ex1b: RTF命令文件 3 2,e>gP\] Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 u=&$Z Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 )g[7XB/w Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 mL3 Q Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 Py~N.@(:1u Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 #p/'5lA&j Ex3: 单位选择 7 z]n&,q,5g Ex4: 变量、表达式和数值面 7 g#r,u5<*? Ex5: 简单透镜与平面镜 7 ^k4 n Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 by*v($ Ex7: mirror/global命令 8 wY_! s Qo Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 .7r$jmuFs Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 YfJQ]tt1 Ex8b: 离轴单抛物面 12 LhQidvCNJ Ex8c: 椭圆反射镜 12 ?Y'r=Q{w Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 Rq,Fp/ Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 3TF'[(K= Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
3y]rhB Ex10: 宏、变量和udata命令 17 e<-^ Ex11: 共焦非稳腔 17 gtJCvVj>g Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 &d&nsQ Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 W=zp:6Z~ Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 Vo(V<2lw} Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 K?X
6@u|h Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 02mu%|" Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 GdtR /1 Ex13: 相位像差 20 AS]jJc^ Ex13a: 各种像差的显示 21 L0>w|LpRc Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 7oFA5T _ Ex14: 光束拟合 23 u\P)x~-TM Ex15: 拦光 24 cDqj&:$e Ex16: 光阑与拦光 24 xT;j_'9U; Ex17: 拉曼增益器 25 ?J's>q^X Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 $Y<(~E$FX Ex19: 会聚光束的拉曼过程,简单动力学分步法 26 uoe>T: Ex20: 利用wave4的拉曼放大,准直光束 28 X2to](\%X Ex21: 利用wave4的四波混频,准直光几何传输 29 9<6Hs3|.! Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 H'wh0K( Ex23: 利用wave4的四波混频,会聚光束 30 i=j4Wg ,{J Ex24: 大气像差与自适应光学 31 *&vi3#ur Ex24a: 大气像差 32 'QxPQcU Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 QliP9-im3 Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 +<W8kb Ex25: 地对空激光通讯系统 32 Wkc^?0p Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 ?&se]\ Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 jS'hs>Ot Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 DY!mq91
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 qwDoYyyu 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 +d/^0^(D\5 Ex28: 相位阵列 35 dX;G[\ Ex28a: 相位阵列 35 H\ONv=}7I Ex28b: 11×11的转向激光阵列,阻尼项控制 35 ?8aPd"x Ex29: 带有风切变的大气像差 35 "i/3m'<2 Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 ?,Zc{ Ex31: 热晕效应 36 C!J6"j Ex31a: 无热晕效应传输 37 AAld2"r Ex31b: 热晕效应,无动力制冷 37 3-$w5O3} Ex31c: 热晕效应,动力制冷和像差 37 ljRR{HOl Ex32: 相位共轭镜 37 NzuH&o][ Ex33: 稳定腔 38 P'q ._U Ex33a: 半共焦腔 38 ]#Q'~X W Ex33b: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,理想透镜 39 @iD5X.c Ex33c: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,透镜组 39 wO3K2I]>0 Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 }t9A#GOz Ex33e1: 相干注入,偏心光输入(1) 40 V0'_PR@; Ex33e2: 相干注入,偏心光输入(2) 40 AC9#!#
OGB Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 ;
#^Jy#) Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 +jpC%o}C Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 I6,sN9`
K Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 V;SXa|, Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 |?
l6S Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 kFF)6z:2 Ex33l: 谐振腔耦合 43 bLpGrGJs Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 PM!7ci Ex34: 单向稳定腔 45 'hw_ew Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 uSi/| Ex35a: 分布式传输,孔径划分方法 51 _Q3Ad>,U Ex35b: 分布式传输,入射光中添加相位光栅 53 b(McH*_8e Ex35c: 分布式传输,折射面上添加相位光栅 54 "7tEk<x Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 ;Z(~;D Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 x#s=eeP1 Ex36: 有限差分传播函数 57 ^XQr`CqI Ex36a: FDP与软孔径 58 'L0{Ed+9 Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 $S0eERga Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
C6`<SW Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 WxFrqUz Ex37b: 偏振,表面极化效应 60 >f*[U/{ K Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 ,Cckp! 6 Ex37d: 偏振,古斯-汉欣位移(1) 61 HN*w(bROr Ex37e: 偏振,采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移(2) 61 q$=EUB"C Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 StuDtY Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 4SqZV Ex38: 剪切干涉仪 (~>L \]! 62 #e:*]A'I Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 %Pb 5PIk4 Ex40: 相位共轭,有限相互作用长度 64 ~CB6+t> Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
ToHCS/J59 Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 cn4CK.? Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 vQ}'4i8( Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 =Xc[EUi<;g Ex45: 环形非稳腔,工作物质具有聚焦性质 66 LF~=,S Ex46: 光束整形滤波器 68 )A4WK+yD$z Ex47: 增益片的建模 68 6*,8 H& Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 M7(vI4V Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 <E|K<}W# Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器,单步骤 70 i cf[.
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 Eqg(U0k0 Ex47e: 点对点控制增益与饱和,多光束的饱和 70 /WVnyz0 Ex48: 倍频 70 [k9aY$baT^ Ex49: 单模的倍频 71 2>l:: 8Pp Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 >_biiW~x : Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 Upr:sB Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 <~}t;ji Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 Ha\q}~_ Ex52: 锥像差 72 J(\"\Z Ex53: 厄米高斯函数 74 =Po!\[SBU Ex53a: 厄米高斯多项式 75 eYurg6Ob~ Ex53b: 径向偏振光的建构,HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 )CzWq}: Ex54: 拉盖尔函数 75 26E"Ui5q Ex55: 远场中的散斑效应 75 22|f!la8n Ex56: F-P腔与相干光注入 75 PZF>ia} Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 SrN;S kS Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面,峰值出现在140° 76 [ed%"f Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 -P 5VE0 Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 ^ZFbp@#U Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)(续) 76 N1KYV&'o Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 -0Q:0wU
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 .e2u)YqA Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 ih?_ fW Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,无吸收情况 79 C9/?B: Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,有吸收情况 79 )Xa`LG=| Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,比尔定律与自聚焦 79 'f<0&Ci8 Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,吸收、自聚焦、像差 79 9jiZtwRpk Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 i_ 4FxC4 Ex59a: 焦平面上的球差,有拦光 80 GG\]}UjX Ex59b: 焦平面上的球差,无拦光 80 IC9:&C[ Ex59c: 2f透镜,焦平面扫描 80 JBa=R^k Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 6:B[8otQ Ex60a: 对散焦的简单优化 80 y'Xg" Ex60b: 优化的数值验证,数值目标 81 &{* [7Ad Ex60c: 优化的数值验证,阵列目标 81 GljxYH"]# Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化,数值验证 81 ;0}$zy1EZ Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化,内置函数 81 ~fs{Ff' Ex61: 对加速模型评估的优化 82 A0M)*9 f Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 ;tI=xNre`1 Ex62a: 平面波光栅,小的遮光片的影响 85
:XF;v Ex62b: 平面波光栅,第二个光栅的影响 85 7I`e5\ u Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 E/ (:\Cm^ Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 :gb7Py'C Ex65: 非相干成像与光学传递函数(OTF) 85 ~,Q+E8 Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 WB5[! Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 pq>"GEN Ex67a: 六边形透镜阵列 88 XN]kNJX Ex67b: 矩形透镜阵列 88 IQdiVj Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 &^1DNpUZ Ex67d: 矩形柱透镜 88 !yH&l6s Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 uKh),@JV Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 j0o_`` Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 /bVU^vo Ex67h: N×N的激光二极管阵列,高斯型包络面 88 PR~ho&! Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 -sGfpLy<6 Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔,工作波长为1μ 89 6ndt1W
z Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔,工作波长为100μ 89 UBi0
/ Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 vhZpYW8 Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 &~G>pvZ Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 Az6f I*yP Ex69c: 速率方程与单步骤 92 ,;H)CUe1" Ex69d: 半导体增益 92 lW?}jzuo Ex69e: 三能级系统的增益,单一上能级态 93 (2QFwBW] Ex69f: 速率方程的数值举例 93 N(]6pG= Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 J^ryUOo}b Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 d~O\zLQ; Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 Z|uUE Ex69j: 稳态速率方程的解 93 2>.B*P Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 5>"$95D Ex70: Udata命令的显示 93 o{?s\)aBa Ex71: 纹影系统 94 (m=-oQ&Ro Ex72: 测试ABCD等价系统 94 1Xt%O86 Ex73: 动态存储测试 95 "D2`=D!+ Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 .4Jea#M&x Ex75: 锥面镜 95 -k|r#^(G2 Ex75a: 无焦锥面镜,左出左回 95 ZTVX5"#Q Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移,左出左回 97 *ELbz}Q Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 >jME
== U0 Ex75d: 无焦锥面镜,位置偏移较大 98 6OF&Q`*4 Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 H.hF`n 。。。。后续还有目录 /d&zE|! 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系 ^9%G7J:vGO GP<A v1 [attachment=125392]
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