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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 Cl!9/l?z }ldpudU 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。 664D5f#EJ z#2n+hwE 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。 uc/W/c 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。 ,(NN)Oj ^%!#Q]. 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。 eg24.W9c Nt/hF>"7 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。 L2OR<3*|Av 不当之处,敬请指正! .AZwVP< &d\ y:7 ~ 7<M6F 目录 A#Y:VavQ? 前言 2 L+}<gQJ( 1、传输中的相位因子与古伊相移 3 *D.Ajd.G 2、带有反射壁的空心波导 7 fElFyOo+ 3、二元光学元件建模 14 YLuf2ja}X 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 5]n\E?V'L 5、大气像差与自适应光学 26 l z-I[*bA 6、热晕效应 29 !;0K=~(Y^ 7、部分相干光模拟 34 x_r*<?OZ 8、谐振腔的优化设计 43 n]i#&[*A( 9、共焦非稳腔模拟仿真 47 D}Sww5ZmP 10、非稳环形腔模拟 53 w^U{e
xo 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 ;; ;=)'o 12、体全息模拟 63 '.k'*=cq0 13、利用全息图实现加密和解密 68 (>NZYPw^3 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 ZB`d&!W> 15、拉曼放大器 80 7VL|\^Y `q 16、瞬态拉曼效应 90 f+8 QAvh 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 Qqs1%u;e8 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 o4wSt6gBcJ 19、光学参量振荡器 109 ;#:AM; 20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 216$,4i 21、ZIG-ZAG放大器 122 mhy='AQJ 22、多程放大器 133 EX#AJ>?V( 23、调Q激光器 153 P^tTg 24、光纤耦合系统仿真 161 w 5?D]u 25、相干增益模型 169 Hq!|r8@6 26、谐振腔往返传输内的采样 181 " m13HS 27、光纤激光器 191 "c|Rpzs[ ,Vw>3|C GLAD案例索引手册 52zE -SY 3&nN;4~Zx6 目录 _54gqD2C,
Rc
&m4|cw7 目 录 i RB|i<`Z
9\c]I0)3p
GLAD案例索引手册实物照片 3bYjW=_hA GLAD软件简介 1 xiDgQTDz Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 ex6R=97uA Ex1a: 基本输入 2 j[.nk Ex1b: RTF命令文件 3 v?Utz~lQ Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 K/K-u Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 *} ? Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 EO~L.E%W Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 }YVF
fi~ Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 p4*L}Q Ex3: 单位选择 7 =/`]lY& Ex4: 变量、表达式和数值面 7 t%%()!|)j Ex5: 简单透镜与平面镜 7 oQObr Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 9@yF7 Ex7: mirror/global命令 8 n:P:im?,y* Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 ;81,1
Ie<~ Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 EK Vcz'w Ex8b: 离轴单抛物面 12 28`s+sH Ex8c: 椭圆反射镜 12 c!/+0[ Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 v"W*@7<`S Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 f:ObI Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 @uldD"MJ<] Ex10: 宏、变量和udata命令 17 mfN'+`r Ex11: 共焦非稳腔 17 rM"27ud[`_ Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 !*Eu(abD Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 7HBf^N. Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 $`55 E( Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 _io'8X2K% Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 849,1n^ Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 kM{8zpn Ex13: 相位像差 20 7XK0vKmW3 Ex13a: 各种像差的显示 21 yV )fJ_ Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 FV/t Ex14: 光束拟合 23 S`U8\KTi Ex15: 拦光 24 75zU,0"j Ex16: 光阑与拦光 24 _eOC,J<-~ Ex17: 拉曼增益器 25 t4[q:[1 Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 &h5Y_no GX Ex19: 会聚光束的拉曼过程,简单动力学分步法 26 XhHgXVVGG< Ex20: 利用wave4的拉曼放大,准直光束 28 k#Sr; " Ex21: 利用wave4的四波混频,准直光几何传输 29 YE~IO5 Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 Y=O+d\_W Ex23: 利用wave4的四波混频,会聚光束 30 Syy{ ^Ae} Ex24: 大气像差与自适应光学 31 1o%#kf Ex24a: 大气像差 32 e;"J,7@ Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 j<*7p:L7_> Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 |HD>m'e Ex25: 地对空激光通讯系统 32 P:4"~]} Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 kpIn_Ea Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 U?le|tK Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
,"(G Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 EXCE^Vw 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
pE)NSZ Ex28: 相位阵列 35 m0TV i] v Ex28a: 相位阵列 35 !6%?VJB|b Ex28b: 11×11的转向激光阵列,阻尼项控制 35 <@KIDZYC Ex29: 带有风切变的大气像差 35 4d5c]% Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 fq6Obh=A# Ex31: 热晕效应 36 `}l%61n0 Ex31a: 无热晕效应传输 37 $G9LaD#;M Ex31b: 热晕效应,无动力制冷 37 !q\=e@j-i Ex31c: 热晕效应,动力制冷和像差 37 {MUiK5: Ex32: 相位共轭镜 37 ,s #~00C| Ex33: 稳定腔 38 IDH~nMz Ex33a: 半共焦腔 38 >] 'oN Ex33b: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,理想透镜 39 r6Yd"~ n Ex33c: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,透镜组 39 1"ZtE\{
" Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 5MB`yRVv Ex33e1: 相干注入,偏心光输入(1) 40 id1cZig Ex33e2: 相干注入,偏心光输入(2) 40 OR+qi*) Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 TjTG+uQ Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 m7'<k1#"Y Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 i"0Bc{cQ Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 0vm> *M*p Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 iAu/ t Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 b?i+nhqI Ex33l: 谐振腔耦合 43 d^aVP Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 Kq3c Kp4 Ex34: 单向稳定腔 45 '6dVe2V Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 o:AfEoH"~ Ex35a: 分布式传输,孔径划分方法 51 ][$I~nRf Ex35b: 分布式传输,入射光中添加相位光栅 53 4=([v;fc Ex35c: 分布式传输,折射面上添加相位光栅 54 "#r)NYq`"| Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 +twoUn{# Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 Ds">eNq Ex36: 有限差分传播函数 57 e
Wux Ex36a: FDP与软孔径 58 Z
v@nK%#J Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 q,, Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 W7qh1}_% Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 nnv|GnQST Ex37b: 偏振,表面极化效应 60 *H
Qc I- Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 q*&R&K;q Ex37d: 偏振,古斯-汉欣位移(1) 61 ]$@a.#} Ex37e: 偏振,采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移(2) 61 7y'uZAF Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 F}nwTras Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 W "'6M=* Ex38: 剪切干涉仪 @Dh2@2`> 62 N y'\Q"Y] Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 ]y0Y ( Ex40: 相位共轭,有限相互作用长度 64 @L3XBV2 Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 pmNy=ZXx Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 AoS7B:T;! Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 jzbq{# Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 $d?W1D<A Ex45: 环形非稳腔,工作物质具有聚焦性质 66 j,k3]bP Ex46: 光束整形滤波器 68 D<S C
` Ex47: 增益片的建模 68 Tlw'05\{J Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 @j/2 $ Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 _ox+5?> Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器,单步骤 70 ==dKC; Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 *jlIV$r_ Ex47e: 点对点控制增益与饱和,多光束的饱和 70 ?_NKyiu95 Ex48: 倍频 70 RuPnWx! Ex49: 单模的倍频 71 ;77K1 Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 >pv.,cj Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 .{V"Gn9! Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 XnyN*}8 Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 +=3=% %?C Ex52: 锥像差 72 ]q]xU, Ex53: 厄米高斯函数 74 KNVu[P)rv Ex53a: 厄米高斯多项式 75 xa~]t<2 Ex53b: 径向偏振光的建构,HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 o:Fq|?/e Ex54: 拉盖尔函数 75 T}#iXgyx Ex55: 远场中的散斑效应 75 EwP2,$; Ex56: F-P腔与相干光注入 75 $h#sb4ek Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 T`&zQQ6F' Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面,峰值出现在140° 76 #a8kA"X Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 80=0S^gEZ Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 EgjJywNhd2 Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)(续) 76 I!sT=w8V Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 V@
>(xe7 Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 bv+u7B6, Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 ~aob@( Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,无吸收情况 79 4{P+p!4 Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,有吸收情况 79 zPby+BP Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,比尔定律与自聚焦 79 L+am-k:T~ Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,吸收、自聚焦、像差 79 \Vyys[MMY8 Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 HlGSt$woX Ex59a: 焦平面上的球差,有拦光 80 GKBoSSnV& Ex59b: 焦平面上的球差,无拦光 80 ^hIdmTf6 Ex59c: 2f透镜,焦平面扫描 80 KdVKvs[ Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 GK@OdurAR Ex60a: 对散焦的简单优化 80 5J5?cs-! Ex60b: 优化的数值验证,数值目标 81 7L!JP:v Ex60c: 优化的数值验证,阵列目标 81 pQz1!0 Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化,数值验证 81 bZnOX*y] Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化,内置函数 81 |+#Zuq Ex61: 对加速模型评估的优化 82 ] ,|,/~ Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 #D`@G8~( Ex62a: 平面波光栅,小的遮光片的影响 85 aO' #!k*R Ex62b: 平面波光栅,第二个光栅的影响 85 }p)K6!J0 Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 "=h1gql' Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 x?h/e; Ex65: 非相干成像与光学传递函数(OTF) 85 iGyetFqKw Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 hG1:E:} Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 *8}b&4O~ Ex67a: 六边形透镜阵列 88 =nEP:7~{ Ex67b: 矩形透镜阵列 88 Ln+l'&_nb Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 1dH|/9 Ex67d: 矩形柱透镜 88 S6~y!J6Ok4 Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 LPvp
(1 Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 - x Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 +,Eam6g{ Ex67h: N×N的激光二极管阵列,高斯型包络面 88 [|(|"dh@^H Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 o4Q?K.9c Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔,工作波长为1μ 89 KWJVc
` Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔,工作波长为100μ 89 SDnl^a Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 !=[Y yh Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 "5hk%T' Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 =?i?-6M Ex69c: 速率方程与单步骤 92 ;4F6
$T'I Ex69d: 半导体增益 92 )x.%PUA Ex69e: 三能级系统的增益,单一上能级态 93 n
Bu!2c Ex69f: 速率方程的数值举例 93 f|d~=\0y Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 Z\!,f.>g Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 ^m\o(R Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 NRRJlY
S Ex69j: 稳态速率方程的解 93 }k^uup*{ Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 Ymut]`dX Ex70: Udata命令的显示 93 iE%" Q? Q/ Ex71: 纹影系统 94 SuE~Wb5& Ex72: 测试ABCD等价系统 94 Hm-#Mpw Ex73: 动态存储测试 95 5!c/J:z Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 RY-iFydPc Ex75: 锥面镜 95 ",#.?vT` Ex75a: 无焦锥面镜,左出左回 95 -]N2V'QB Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移,左出左回 97 X 4;U4pU# Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 s QDgNJbU Ex75d: 无焦锥面镜,位置偏移较大 98 2#wnJdr6E Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 i
;FKnK 。。。。后续还有目录 E_,/)U8 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系 MO`Y&<g~A &#p1ogf: [attachment=125392]
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