[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 +]I7)  
Q6DE|qnV  
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。 Z*`CK^^~  
!d"J,.)  
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。 Zcdt\;HKr  
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。 +mH Kk  
&)`A4bf%  
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。 F"9qBl~  
7@C:4c@0  
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。 8)M .W  
不当之处，敬请指正！ +:oHI[1HG  
Z7Mc.[C  
s8 3_Bd  
目录 <5q:mG88  
前言 2 y"P$:l  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 L5PN]<~T  
2、带有反射壁的空心波导 7 {n|Ra[9_  
3、二元光学元件建模 14 HnU}Lhjzj  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 8l)^#"ySA  
5、大气像差与自适应光学 26 9\|3Gm_  
6、热晕效应 29 f{ENSUtCrR  
7、部分相干光模拟 34 Elm/T]6  
8、谐振腔的优化设计 43 L?0dZY-"  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 ,mjwQ6:Ny  
10、非稳环形腔模拟 53 uKhfZSx0w  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 FFP>Y*v(  
12、体全息模拟 63 {:'eH  
13、利用全息图实现加密和解密 68 iB[%5i-  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 Wh 8fC(BE  
15、拉曼放大器 80 ]<TgBo|  
16、瞬态拉曼效应 90 `O0v2?/f0  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 -/KVZ  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 TRX; m|   
19、光学参量振荡器 109 piY=(y&3  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 ;^t<LhN:  
21、ZIG-ZAG放大器 122 S'2
B  
22、多程放大器 133 C:$lH  
23、调Q激光器 153 X[BKF8,  
24、光纤耦合系统仿真 161 k>U&Us0  
25、相干增益模型 169 v0\2%PC  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 ^tae (}  
27、光纤激光器 191 Oh-HfJyi  
b pExYyt  
GLAD案例索引手册 YVqhX]/
  
'$4o,GA8  
目录 `<C)oF\~f  
>8oRO  
目   录 i 9LzQp`In  
7S1 Y)  
EKq9m=Ua@o  
GLAD软件简介 1  `q%Z/!}  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2  fW|1AUD,  
Ex1a: 基本输入 2 'Pr(7^  
Ex1b: RTF命令文件 3 o#H"tYP  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 l9?]t;  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 )\'U$  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 3[aCy4O  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 v-_K'm  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 D_(xhM
  
Ex3: 单位选择 7 fMI4'.Od  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 }3 RqaIY}  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 4LJUO5(y@  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 J{\S+O2,*  
Ex7:  mirror/global命令 8 0KU,M+_  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 z(K[i?&  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 h+}`mi  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 w\8grEj  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 E(>RmPP=7  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 lMFj"x\  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 fQ'P2$  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 9<}d98  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 4Z1-RS  
Ex11: 共焦非稳腔 17 N:\I]
M  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 ! E#XmYhX=  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 aKkQXq*  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 fA2H8"r  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 >}43MxU?  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 $ZH$x3;  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 xaAJ>0IM  
Ex13: 相位像差 20 _<=U.T`  
Ex13a: 各种像差的显示 21 /{\tkvv-Z  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 |wQ|h$|  
Ex14: 光束拟合 23 !2>gC"$nv  
Ex15: 拦光 24 u&mB;:&  
Ex16: 光阑与拦光 24
218ZUg -a  
Ex17: 拉曼增益器 25 n$F&gx'^  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 IM7k\  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 w%GEOIj}  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 QjVP]C}p  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 c<r`E  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 F!tn|!~  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 yE. ZvvQA  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 %o.{h  
Ex24a: 大气像差 32 #x"4tI  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 GCkc[]2p  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
4Fgy<^94`  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 zQV$!%qR  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 w*eO9k  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 X0* y8"  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 O|O#T.Tg  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 8Tyf#`'I  
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 *+vS f7  
Ex28: 相位阵列 35 .fk!~8b[Q+  
Ex28a: 相位阵列 35 #E3Y; b%v  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 `[0.G0i  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 {()8 Wr  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 aF;Q
SI  
Ex31: 热晕效应 36 o;7!$v>uK  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 #f5-f  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 @f-0OX$*  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 \Se>u4~L  
Ex32: 相位共轭镜 37 hp/}Z"A=  
Ex33: 稳定腔 38 (@vu/yN  
Ex33a: 半共焦腔 38 AA:Ch?  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 ^PMP2\JQA  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 ~T|?!zML  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 nsqc^ K^  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 ' ^^]Or  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 l}&egq DC  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 jFZJ #'CNS  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 8j. 9Sk/  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 BI?M/pIm  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 C
P)x;  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 Nc()$Nl8  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 ,9^wKS!7$  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 $5z O=`  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 [RiCa  
Ex34: 单向稳定腔 45 '=EaZ>=  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 (
y7U}Sb'  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 CaX&T2(  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 Cp7EJr~  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 Fyrr,#  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 7rw}q~CE5  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 r in#lu&N  
Ex36: 有限差分传播函数 57 ,YX[6eZr  
Ex36a: FDP与软孔径 58 [~,~ e  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 -
)(HG)3  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 #>g]CRN  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 CS"2Sd 1`  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 'oBT*aL  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 3de<H=H'  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 @5K/z<p%  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 3N|,c]|  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 !run3ip`Z  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 =ltT6of@o  
Ex38: 剪切干涉仪 w&:"x@ -|  
62 T52A}vf4  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 /KFCq|;7s,  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 i{?uIb B  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 '\Z54$  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 fn>MOD!l  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 zFmoo4P/  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 SxcNr5F   
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 2JwR?<n{  
Ex46: 光束整形滤波器 68 ^$c+r%9k  
Ex47: 增益片的建模 68 %|bqL3)a_  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 B@D3aOvO  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 C vfm ,BL  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 ^5x\cR  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 HWG5Ghu8,)  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 `6koQZm  
Ex48: 倍频 70 %:yJ/&-Q,Z  
Ex49: 单模的倍频 71 ZN
Ngi@6>  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 /MKcS%/H/  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 Ytop=ZIl'  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 EH<rUv63  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 ~ \z7$9Q  
Ex52: 锥像差 72 %GQPiWu  
Ex53: 厄米高斯函数 74 ,rx?Ig}kz  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 ;2y3i5^k  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 l?LwQmq6  
Ex54: 拉盖尔函数 75 ohklLZoZ  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 >u?pq6;  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 .I_Mmaq;i  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 MgyV{`  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 o5)lTVQ~~  
Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 8`l bKV  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 u+"3l@Y#  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 h BD .IB  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 ^u`1W^>  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 {Hg.ctam  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 yU]NgG=z:-  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 qT}<D`\  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 77?/e^K\S  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 'r3yFoP}  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 aGY R:jR$  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 1S .~Vh0Q,  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 LPO:Ka  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 +j Z,vKr  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 Dz4e.tvN  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 L,6v!9@  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 I(!i"b9  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 0<Q['l4Ar  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 BnJpC<xm  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 %X)w$}
WH  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 NbnahhS  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 hq
[;QF:B  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 SbS*z:  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 }EM
vEA  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 *9Eep~ 6  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 @$o.Z;83`r  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
8[@aX;I  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 mcbvB5U  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 &/)2P#u  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 {yFCGCs  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 n$]78\C  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 Z',Z7QW7  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 uW4)DT9[5  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 !V/Vy/'`*  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 #_oN.1u57  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 Q>OBK&'  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 "&!7wH ,A  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 ob=](  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 BJA&{DMHm  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 va6e]p*Oy  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 ^!a4!DGVT  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 \piB*"ln  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 {yj8LxX^  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 C1/qiSHsh  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 PD,s,A  
Ex69d: 半导体增益 92 'F-;uN  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 ">zK1t5=  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 (x)}k&B;  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 ^L
AP*R  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 aL?+# j^"  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 =17d7#-  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 wAt|'wP :  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 >a
w`kr  
Ex70: Udata命令的显示 93 ;iB9\p$
K)  
Ex71: 纹影系统 94 [Q0n-b,Q  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 0[\sz>@  
Ex73: 动态存储测试 95 }.ZT?p\  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 MZ$x(Vcj  
Ex75: 锥面镜 95 $G UCVxs  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 Z+8Q{|Ev  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 ZwzN=03T  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 ICvl;Q  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 3rdrNc  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 \t=ls  
。。。。后续还有目录 `#g62wb,HY  
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