[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 kEq~M10  
&6CDIxH{  
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。 NOs00H  
I*TTD]e'X  
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。 d[l8qaD  
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。 [!%5(Ro_  
/E<Q_/'Z  
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。 ;g?PK5rB(  
(nLzWvN  
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。 Fxa{ 9
'99  
不当之处，敬请指正！ RjVUm+<  
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E'{:HX  
目录 {D8opepO)  
前言 2 ~s&r.6DW  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 <7`k[~)VB  
2、带有反射壁的空心波导 7 %R4 \[e  
3、二元光学元件建模 14 !QVhP+l'H  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 EgG3XhfS  
5、大气像差与自适应光学 26 $MDmY4\  
6、热晕效应 29 w%`S>+kX&  
7、部分相干光模拟 34 /F.<Gz;w  
8、谐振腔的优化设计 43 -sv%A7i  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 3_wR2AU~  
10、非稳环形腔模拟 53 3L==p`   
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 k 76<CX  
12、体全息模拟 63 SN"Y@y)=  
13、利用全息图实现加密和解密 68 1@I#Fv  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 W3/] 2"0  
15、拉曼放大器 80 r(wf>w3  
16、瞬态拉曼效应 90 [H\0 '  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 6k@F?qHS  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 a:*N0  
19、光学参量振荡器 109 wq.'8Y~BE  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 nL^7t7mp  
21、ZIG-ZAG放大器 122 38&K"  
22、多程放大器 133 uy2~<)  
23、调Q激光器 153 8cZ[Kl%  
24、光纤耦合系统仿真 161 uG'S&8i_  
25、相干增益模型 169 J;XO1}9  
26、谐振腔往返传输内的采样 181
,k.")  
27、光纤激光器 191 +(x(Ybl#  
yqx!{8=V  
GLAD案例索引手册 K+/wJ9^B  
7p'pz8n`X  
目录 t|V5[
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MjQ>&fUK  
目   录 i J0k!&d8  
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GLAD软件简介 1 zytW3sTZA  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 ]Z UE !  
Ex1a: 基本输入 2 u)EtEl7Wq  
Ex1b: RTF命令文件 3 i,~(_|-r  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 r-S%gG}~E  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 ~a V5  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 !ckluj  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 F&p42!"  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 hyPS 6Y'1  
Ex3: 单位选择 7 `;G@qp:A  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 TPx0LDk%(  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 *>aVU'  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 Cs"ivET  
Ex7:  mirror/global命令 8 J s33S)  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 oJ5n*[qUI  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 d$\n@}8eZp  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 x/]G"?Uix  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 &N7q9t  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 (i{ZxWW&  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 JI-.SR  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 Q+a&a]*KL^  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 j?t
E#  
Ex11: 共焦非稳腔 17 |R91|-H  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 -{A64gfFxT  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 jN= !Q&^i[  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 ErA*a3  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 r;(^]Soz  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 ;x_T*} CH  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 ~|~2B$JeV  
Ex13: 相位像差 20 u9q#L.Ij  
Ex13a: 各种像差的显示 21 :zIB3nT^  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 ]GHw~s?  
Ex14: 光束拟合 23 DcRoW  
Ex15: 拦光 24 oKkDG|IE  
Ex16: 光阑与拦光 24 ~.e~YI80  
Ex17: 拉曼增益器 25 |'}r-}  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 ,Cm1~ExJ  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 X6!KFc  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 B|^=2 >8s  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 C@XnV=J  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 aY,'^S  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 UY *Z`$  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 ;x|?N*  
Ex24a: 大气像差 32 6ypHH 2X  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 g("[wqgG  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 c.-dwz  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 z6qx9x|Ij  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 nYC S %\"  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 \,nhGh  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 9QF,ynE  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 `P|V&;}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 FgP{  
Ex28: 相位阵列 35 1D"EF  
Ex28a: 相位阵列 35 =td(}3|D Y  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 {A MAQ  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 Wb^g{F!W  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 ?ODBW/{[G  
Ex31: 热晕效应 36 @&E7Pg5  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 |ns9ziTDI  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 DoeE=X*`k  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 }lx'NY~(W  
Ex32: 相位共轭镜 37 >6(e6/C-9  
Ex33: 稳定腔 38 ?ZKIs9E[m  
Ex33a: 半共焦腔 38 KAT^vbR  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 IQ~EL';<w  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 f0{tBD!%  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 YpSK|(  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 v~!_DD au  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 8Sf}z@~]  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 ,I f9w$(z  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 \S?;5LacZ  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 NU7k2`bqAk  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 Co<F<eXe  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 i~DLo3  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 G@dw5EfF9  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 &
:C(,`~  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 t/x]vCP,2D  
Ex34: 单向稳定腔 45 7c'OIY].,  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 ~05(92bK  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 }"^d<dvuz  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 #@uF?8u  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 1[?xf4EMG  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 f1Gyl  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 f5CnJhE|)  
Ex36: 有限差分传播函数 57 p!LaR.8]  
Ex36a: FDP与软孔径 58 VpM(}QHd  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 N?s5h?  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 +227SPLd  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 &nn+X%m9g  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 [k,FJ5X  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 =:^f6"p&Z  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 hQJ- ~  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 d[e;Fj!  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 ?trqe/  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 VSc)0eyn  
Ex38: 剪切干涉仪 yuZhak  
62  B}h8c  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 vau#?U".}>  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 |0N1]Hf  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 q9m-d-!)  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 3%V VG~[  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
YjeHNPf  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 upF^k%<y:  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 p~t5PU*(  
Ex46: 光束整形滤波器 68 ].*I Z  
Ex47: 增益片的建模 68 BIEeHN4  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 HNL;s5gq  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 x4S0C[k  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 ]0@ J)Z09  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 /{\mV(F(  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 vqBT^Q_q;  
Ex48: 倍频 70 D5fhOq+g  
Ex49: 单模的倍频 71 %VzCeS9  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 JclG*/Wjg4  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 xcu:'7'K[  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 m"8Gh`Fo  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 Eh?,-!SUQn  
Ex52: 锥像差 72 \_zp4Xb2  
Ex53: 厄米高斯函数 74 1ml{oqNj  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 ,~xX[uB  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 h*X u/aOg  
Ex54: 拉盖尔函数 75 ePwoza  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 JlN<w  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 -D30(g{O  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 &H@OLyC  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 9^1.nE(R&  
Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 ]$a,/Jt  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 r081.<  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 ;AK@Kb  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 G~Mxh,aD$>  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 g_t1(g*s  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 sAU!u  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 TYh_uox6  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 B[6y2+6$0  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 aJ}Cqk  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 H$n{|YO `  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 JRl`evTS  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 3XomnL{  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 h\qM5Qx+Q  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80  MfNguh  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 !9JK95;  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 -&\?Q_6  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 V$XCe  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 WAt| J2  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 aI0}E O  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 ~kAen  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 Z39I*-6F9W  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 B^u qu  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 H+ Y+8   
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 !@[@xdV  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 ROB/#Td  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 rG|*74Q]  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 cfEi
]  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 Vr=c06a2  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 Tp0^dZM+  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 >B9|;,a  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 - &/n[EE  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 Z#lZn!EbK  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 zg=F;^oZ<  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 :{Crc   
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 j3`"9bY  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 z rV  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 gqf*;Z eU  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 J~[A8o  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 `II/nv0jn  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 U0kEhMIIf  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 tzeS D C  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 >b.wk3g@>  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 \y G
//  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 hh!^^emo  
Ex69d: 半导体增益 92 K;wd2/
jmJ  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 _DK%-,Spu  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 nUL8*#p-  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 Ux Yb[Nbc  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 'v"{frh  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 {)QSxO  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 i$A0_ZJKjZ  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 dm&vLQVS  
Ex70: Udata命令的显示 93 ^&W(|R-,J&  
Ex71: 纹影系统 94 P'4j
z&4  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 *y;(c)_w/%  
Ex73: 动态存储测试 95 fQ^45ulz  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 \666{.a  
Ex75: 锥面镜 95 6_# >s1`R  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 : _>/Yd7-&  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 D:gskK+o6M  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 m};Qng]  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 CR-6}T  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 #*[G,s#t^  
。。。。后续还有目录 :{d?B$  
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