[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 /Iu1L#  
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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。 niMsQ  
+B,}Qr  
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。 60^`JVGWH  
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。 6fE7W>la  
58}U^IW  
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。 R"/GQ`^AqA  
KC*e/J  
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。 x xHY+(m  
不当之处，敬请指正！ Z\bmW%av  
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XAD- 'i  
目录 V@.Ior}w  
前言 2 gs^Xf;gvI  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 CCs%%U/=  
2、带有反射壁的空心波导 7 `f,/`''R  
3、二元光学元件建模 14 >4x(e\B  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 Y Vt% 0  
5、大气像差与自适应光学 26 (R,#a *CV  
6、热晕效应 29 nmee 'oEw  
7、部分相干光模拟 34 \Gef \  
8、谐振腔的优化设计 43 Ko| d
+  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 np|Sy;:  
10、非稳环形腔模拟 53 yt+L0wzzB  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 r5S[-`s;  
12、体全息模拟 63 ^)/0yB  
13、利用全息图实现加密和解密 68 ?.m bK  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 +)AG*  
15、拉曼放大器 80 d(ZO6Nr Q  
16、瞬态拉曼效应 90 7(1|xYCx$  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 LRxZcxmy  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 ;HfmzY(  
19、光学参量振荡器 109 X;+sUj8  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 : g7@PJND  
21、ZIG-ZAG放大器 122 (' (K9@}  
22、多程放大器 133 C$=%!wf  
23、调Q激光器 153 q_:4w$>  
24、光纤耦合系统仿真 161 3oj' ytxN  
25、相干增益模型 169 4!{KWL`A  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 J'6PmPzY|  
27、光纤激光器 191 df8k7D;~e  
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GLAD案例索引手册 93>jr<A  
o+iiSTJEe  
目录 Hzm:xg  
G<zwv3  
目   录 i /obfw^  
oi7@s0@  
|u% )gk  
GLAD软件简介 1 *gb*LhgO  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 b<[Or^X ]  
Ex1a: 基本输入 2 88O8wJN  
Ex1b: RTF命令文件 3 ](]i 'fE>  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 0@0w+&*"@  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 KJUH(]>F  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 gT{Q#C2Baw  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 c% -Tem'#  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 )2KF}{  
Ex3: 单位选择 7 _IHV7*u{;  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 sjHE/qmq-Z  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 XAKs0*J>  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 Ux!p8  
Ex7:  mirror/global命令 8 Vi
$~-6n&  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 4}baSV  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 m#Jmdb_  
Ex8b: 离轴单抛物面 12
h|9L5  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 ' ,wFTV&  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 G^|:N[>B  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 Pl06:g2I  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 8}x:`vDK  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 e`_LEv  
Ex11: 共焦非稳腔 17 GT.,  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 !x=~g"d<&  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 z]y.W`i   
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 wo{gG?B  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 z=\&i\>;Z+  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 %)8}X>xq  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 Q~]uC2Mw  
Ex13: 相位像差 20 l~q\3UKlt  
Ex13a: 各种像差的显示 21 nsC3  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 /N10   
Ex14: 光束拟合 23 i v38p%Zm  
Ex15: 拦光 24 epe)a  
Ex16: 光阑与拦光 24 l}|%5.5-  
Ex17: 拉曼增益器 25 3AtGy'NTp  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 1z4OI6$Af  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 Yx%Hs5}8  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 K&]G3W%V  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 N0Lw}@p  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 {*" |#6-  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 Xza(k  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 7hcYD!DS  
Ex24a: 大气像差 32 :6 R\OeH+  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 ORw,)l  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 ,AFu C<  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 g}{aZ$sta  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 (NU NHxi5B  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 R4cM%l_#W  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 c ( C%Hld  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 =z69e%.  
Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35 n0 {i&[I~+  
Ex28: 相位阵列 35 6,"Q=9k4[  
Ex28a: 相位阵列 35 B
%b4v  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 L|xbR#v  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 g-bK|6?yz  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 I3I/bofz  
Ex31: 热晕效应 36 ;bib/  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 DV-d(@`K  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 <{cQM$#  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 E6ElNgL  
Ex32: 相位共轭镜 37 *vxk@`K~  
Ex33: 稳定腔 38 }2.`N%[  
Ex33a: 半共焦腔 38 osAd1<EI
C  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 }q`S$P;  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 nRS}}6Q  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 Jhhb7uU+  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 3yF,ak{Sl  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 l<LI7Z]A  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 <0&*9ZeD  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 OKR "4n:  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 $ @`V  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 IueFx u  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 *zvx$
yJ?  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 [D4SW#  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 <uw9DU7G  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 x*U)Y  
Ex34: 单向稳定腔 45 kfY}S  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 w-MCZwCr)  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 U$ElV]N  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 ;))+>%SGCt  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 K!Y71_#  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 ~IBP|)WA-  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 |FZ/[9*  
Ex36: 有限差分传播函数 57 :KP@RZm  
Ex36a: FDP与软孔径 58 k)=s>&hl  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 BG]#o|KW  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 "_NN3lD)X  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 C1n>M}b  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 ~-Qw.EdC  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 A[{yCn`tM  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 'yEHI  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 #gs`#6 ,'  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 D.u{~  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 0-Ku7<a  
Ex38: 剪切干涉仪 fxHH;hRfv  
62 `e&Suyf4B  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 @:vwb\azVD  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 !PQ<04jA!  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 +lcbi  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 0znR0%~  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 Ie#Bkw'*  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 .|fHy  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 3~{:`[0Q  
Ex46: 光束整形滤波器 68 !F'YDjTot  
Ex47: 增益片的建模 68 J<h$ wM  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 E4/Dr}4  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 s*]}QmRpr  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 flbd0NB  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 0=1T.4+=  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 B%6)}Nl[  
Ex48: 倍频 70 iz PDd{[  
Ex49: 单模的倍频 71 Y]2A&0  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
N<VJ(20y  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 ?NsW|w_  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 _Q4)X)F  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 ndMA-`Ny,  
Ex52: 锥像差 72 7[XRd9a5(  
Ex53: 厄米高斯函数 74 d{3QP5  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 &B1WtW
 
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 9qzHS~l  
Ex54: 拉盖尔函数 75 Feq]U?  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 \Uq(Zga4)  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 &}B|"s[  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 [waIi3Dv\  
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 "@0]G<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 m&&m,6``P  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 . 3T3EX|G  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 hhc,uJ">!  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 qu{&xjTH8  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 Dp-z[]})1  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 S;#'M![8  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 hMD|#A-<  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 @`- 4G2IU}  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 >_T-u<E  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 )1`0PJoHE  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 T+H!_ky`A  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 >!1-lfa8
 
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 tFOhL9T  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 Btn]}8K  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 Z,Dl` w  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 j{+.tIzpq[  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 `7V]y-  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 .Vvx
,>>D  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 #?- wm  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 ,(^*+G.i  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 ^o&. fQ*  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 q#9RW(o  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 v;D~Pa  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 H8}oIA"b  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 M@v.c;Lt  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 dSV8q ,D  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 q(W3i^778  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 5MJS ~(  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 z[qDkL  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 lZKi'vg7  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 $suzW;{#  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 wgGl[_)  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 G mA< g  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 TJXT-\Vk  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 &E5g3lf  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 7a<DKB  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 .V8La
uz8  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 N6i Q8P-  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 gT6jYQ  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 8$Y9ORs4  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 QD]6C2
j*  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 Vp@?^imL  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 88wa7i*  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 _L=h0H l  
Ex69d: 半导体增益 92 YNsJZnGr8#  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 Jij*x>K>y  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 hv>\gBe i  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 %:* YO;dw'  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 )MTO
U47U  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 %| Lfuz*  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 sdw(R#GE  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 j*r{2f4Rt  
Ex70: Udata命令的显示 93 yEE*B:  
Ex71: 纹影系统 94 )bscBj@  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 =U?dbSf1*  
Ex73: 动态存储测试 95 M[,@{u/  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 -m~#Bq  
Ex75: 锥面镜 95 onxLyx|A  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 >}6%#CAf  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 Qh\60f>0  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 6i3$CW  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 kc&U'&RgY  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 'm kLCS  
。。。。后续还有目录 2`=7_v  
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