[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 4uz\
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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。 M*}
o{E;  

D1w_Vpz  
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。 &~k/G  
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。 3oSQe"  
Ki'EO$  
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。 +Kk6|+5u  
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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。 YFW+l~[#  
不当之处，敬请指正！ ,^
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P`"dj@1'  
6G(k{S  
目录 I*#~@:4
*  
前言 2 Y`M.hYBXk  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 #>233<  
2、带有反射壁的空心波导 7 @<};Bo'  
3、二元光学元件建模 14 HloP NE&}  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 cJqPcCq(wn  
5、大气像差与自适应光学 26 PKwx)! Rz  
6、热晕效应 29 %o?fE4o'  
7、部分相干光模拟 34 -<|Ebh d3  
8、谐振腔的优化设计 43 p0@iGyd  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47
ue`F|  
10、非稳环形腔模拟 53 ;BI{v^()s  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 uZqo"  
12、体全息模拟 63 >6aCBS?2  
13、利用全息图实现加密和解密 68 F~{4)`  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 KR{kn[2|Q  
15、拉曼放大器 80 0^.q5#A2  
16、瞬态拉曼效应 90 *fjarZu  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 \,?yj  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 [*1c.&%(  
19、光学参量振荡器 109 AD8~  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 +oyc9PoXF  
21、ZIG-ZAG放大器 122 B aXzz  
22、多程放大器 133 iG<|3I  
23、调Q激光器 153 Jb0]!*tV  
24、光纤耦合系统仿真 161 [%b<%m}L-  
25、相干增益模型 169 r"0nUf*og:  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 au GN~"n^  
27、光纤激光器 191 @]OI(B  
BG'gk#J+f  
GLAD案例索引手册 %2>FS
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目录 MY0Wr%@#0  
(Q\w4?ci  
目   录 i <1hwXo  
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)of_"gZ$3A  
GLAD软件简介 1 atPf527\`  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 ;aD_^XY  
Ex1a: 基本输入 2 (=p}b:Z  
Ex1b: RTF命令文件 3 @m(\f  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 n:7=z0 s  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 N'^ 0:zK:  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 5xRh'Jkyb  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 i~\g
EMaO  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 h>\}-|Ek  
Ex3: 单位选择 7 RRV&!<l@$  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 U
;;Har  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 [t ^|l?  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 -"(e*&TJ#  
Ex7:  mirror/global命令 8 H4%wq  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 iPHMyxT+S  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 }p&aI?-B  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 xv1$,|^ts  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 dedi6Brl  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 m 81\cg  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 F.AO  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 x%$Z/  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 hf%W grO.  
Ex11: 共焦非稳腔 17 @^`
-VF
 
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 ]Q^oc  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 1f~_# EIC  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 'X`\vTxB  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 !(+?\+U lE  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 #`?uV)(  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 _)^(-}(_D  
Ex13: 相位像差 20 4 9#I  
Ex13a: 各种像差的显示 21 .p0;y3so4  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 />]/At  
Ex14: 光束拟合 23 mD|<qsY)  
Ex15: 拦光 24 lJq %me;4m  
Ex16: 光阑与拦光 24 -[+FVvS  
Ex17: 拉曼增益器 25 Z#\ \NfR  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 $|AvT;4  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 $BNn1C8[  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 )Q9J,  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 E4 JS   
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 .t\Yv/|`  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 a)}?rzT]  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 *6k (xL  
Ex24a: 大气像差 32 h~<#1'/<  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 {%~Sbcq4F  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 mA{gj[@:x  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 MLL2V`vBT  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 Rk`c'WP0*  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 '\ 6.GP  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 c*LnLK/m  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 hXYVi6(k  
Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35 W6]iJ  
Ex28: 相位阵列 35 G.cs-f  
Ex28a: 相位阵列 35 r?H {Y3,  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 b/E1v,/<  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 k%uRG_  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 tjYe82  
Ex31: 热晕效应 36 E6BW&Xp  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 o'R_kadN[T  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 ?jb7Oq#[  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 yUBic~S  
Ex32: 相位共轭镜 37 @-Gf+*GZys  
Ex33: 稳定腔 38 D|UDLaz~  
Ex33a: 半共焦腔 38 9/^4W.  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 \#~~,k 6f  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 d6~wJMFl  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 E-n!3RQ(w  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 |nMbf  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 oSE'-8(  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 4}96|2L5  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 CYG'WFvZZ  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 uy7)9w  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 vzy/R
q  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 Cc9<ABv?  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 c1b@3  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 A9F&XF7{  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 Z<xSU?J  
Ex34: 单向稳定腔 45 )]rGGN
F*  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 '(I"54W  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 "xYMv"X  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 ]ujH7T  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 'g( R4deCX  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 |yw-H2k1  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 babDLaC@  
Ex36: 有限差分传播函数 57 RrGS$<  
Ex36a: FDP与软孔径 58 awo=%vJ&  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 v
Ppbm  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 '[:].?M  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 [Fjh  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 :9]23'Md  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 J:pn
mZ`X  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 vk.Y2 :  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 rcNM,!dZ  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 Hya*7l']B  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 5v!Uec'+  
Ex38: 剪切干涉仪 rJD>]3D5p  
62 '}LH,H:%G  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 {h|3P/?7  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 ENjrv  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 NAHQ:$  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 C6Dq7~{B  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 m6aoh^I  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 R4pbi=  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 <)y'Ot0 y  
Ex46: 光束整形滤波器 68 ,_P(!7Z8  
Ex47: 增益片的建模 68 Y~gpiL3u  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 rDm>R
m=  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 $kkdB,y  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 eGtIVY/D  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 LlnIn{C  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 ()3+!};  
Ex48: 倍频 70 j^986  
Ex49: 单模的倍频 71 kMN z5P  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 v#=Wda
Nz  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 I-&/]<5y  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 CK'Cf{S  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 hq(3%- 7&  
Ex52: 锥像差 72 li,kW`j+t  
Ex53: 厄米高斯函数 74 >/ HC{.k  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 5#q ^lL
  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 [uZU p*.V  
Ex54: 拉盖尔函数 75 q>!T*BQ  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 9]7+fu  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 DlfXzKn;  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 &> }MoB  
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 A7~)h}~   
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 kZSe#'R's  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 #d(6q$IE  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 *E+)mB"~  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 4$SW~BpQ  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 H*;J9{  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 mS!/>.1[  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 ely&'y!  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 w[:5uo(  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 ,&z
_ 2m  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 si%f.A#  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 2zArAch  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 r(J7&vR}h  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 nPvR  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 ~sMn/T*fv  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 izmL8U ?t  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 0z.`
 
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 C@hnT<e  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 QBai;
p{  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 0v+5&Jk  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 LTBqXh  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 [C P V5\2  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 Kze\|yJ  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 - uliND  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 89+m?H]K  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 mY dU`j  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 HPtaW:J  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 }*IX3
4  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 :%!=Ej.J  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
vE6/B"b  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 $o{f)'.>n  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 Lr40rLx;u  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 C0KP,JS&  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 |hOqz2|  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 |F9/7 z\5+  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 m'z<d  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 &$< S1  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 z}u  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 u+XZdV  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 ~`8`kk8  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 (p^q3\
 
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 ;t[<
!  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 7&|fD{:4U  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 @qg=lt|(F  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 &[23DrI8  
Ex69d: 半导体增益 92 L{<E'#@F  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 vV8y_  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 EQu M|4$ix  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 n8R{LjJ2@  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 c_HYB/'  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 (fY(-  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 'DRyOJnr  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 ^szCf|SM  
Ex70: Udata命令的显示 93 pRc@0^G  
Ex71: 纹影系统 94 O: :X$O7  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94
kd9hz-*  
Ex73: 动态存储测试 95 gGH<%nHW1  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 8;-a_VjA)  
Ex75: 锥面镜 95 !T#~.QP4  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 rpQB# Pz  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 ^e8~e
L
+  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 s(r(! FZ  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 89k9#i X  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 E+]g
C  
。。。。后续还有目录 BC9rsb  
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