[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 =O'>H](Q  
TRku(w1f  
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。 UCI !>G  
%617f=(E?!  
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。 k8O%gO  
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。 ]_y0wLq  
d D;r35h=  
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。 a:}&v^v  
Cbjx{  
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。 qZ rv2dT  
不当之处，敬请指正！ GCv*a[8?n  
$pfN0/`(  
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目录 d <Rv~F@  
前言 2 wSIfqf+y  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 X'.*I])  
2、带有反射壁的空心波导 7 AlhPT (  
3、二元光学元件建模 14 hVdPO  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 \Zmn!Gg  
5、大气像差与自适应光学 26 3p#BEH<re  
6、热晕效应 29 0qhSV B5  
7、部分相干光模拟 34 YLFM3IaP  
8、谐振腔的优化设计 43 MT(G=r8  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 -efB8)A  
10、非稳环形腔模拟 53 2qe]1B;  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 0mYKzJi  
12、体全息模拟 63 Fv2U@n6'v  
13、利用全息图实现加密和解密 68 rLJjK$_x  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 P=PVOt@ b  
15、拉曼放大器 80 RAi]9`*7  
16、瞬态拉曼效应 90 ,c.(&@  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 XpoEZ|0  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
kbKGGn4u  
19、光学参量振荡器 109 `c
n}}1Lg]  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 C ehz]C  
21、ZIG-ZAG放大器 122 {aVL3QU  
22、多程放大器 133 ,<,#zG[.  
23、调Q激光器 153 Ph/!a6y  
24、光纤耦合系统仿真 161 Z!SFJ{  
25、相干增益模型 169 :+$/B N:iO  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 ns`njx}C  
27、光纤激光器 191 xa$p,_W:'  
>do3*koA  
GLAD案例索引手册 &#DKB#.2  
E;)7#3gY1  
目录 O\ph!?L  
BIeeu@p  
目   录 i HYWKx><  
J'4V_Kjg-  
ebmU~6v k  
GLAD软件简介 1
5dem~YY5  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 -wUw)gJbM  
Ex1a: 基本输入 2 HqKI|^  
Ex1b: RTF命令文件 3 ,V{Cy`bi  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 gRQV)8uh  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 CZ.XEMN\  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 #(f- cK  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 6gN>P%n  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 'Nn>W5#))  
Ex3: 单位选择 7 Q~S3d  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 &&er7_Q  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 -]e@FN
L  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 ~ $QNp#dq  
Ex7:  mirror/global命令 8 0Er;l|  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 (J,^)!g7  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11  :bBMy\(u  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 {c\KiWN  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 =!Ce#p?h,  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 >cM}M=4s  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 \V/;i.ng  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 (cLcY%$  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 Hb|y`Ok  
Ex11: 共焦非稳腔 17 q>H f2
R  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 |\iJ6m;a  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 /By`FW Y  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 ed6eC8@  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 ?PSVVUq,Z  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 /\C
5`>x  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 ^DWhIxBh  
Ex13: 相位像差 20 nD/; Gq  
Ex13a: 各种像差的显示 21 `-QY<STTP9  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 @ - _lw  
Ex14: 光束拟合 23 |uRZT3bGyj  
Ex15: 拦光 24 * M,'F^E2  
Ex16: 光阑与拦光 24 v#WD$9QWs  
Ex17: 拉曼增益器 25 .6xIg+  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 _8eN^oc%  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 "- XJZ;5  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 QGI_aU  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 NP?hoqeKs  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 "FfIq;  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 u/g4s (a  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 ;*=MI/"N  
Ex24a: 大气像差 32 <sNkyQ  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 g9K7_T #W  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 hfQx$cv6  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 >t Ll|O+  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 oGa8#>  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 ->29Tns  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 g Xi& S  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 rW<sQ0  
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 o6LZ05Z-&  
Ex28: 相位阵列 35 5(V'<  
Ex28a: 相位阵列 35 tH\ aHU[  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 UI}df<Ge  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 z0Bw+&^]}  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 <~}#Q,9  
Ex31: 热晕效应 36 s1| +LT,D  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 m\O|BMHn  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 1deNrmp%  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 <!qv$3/7  
Ex32: 相位共轭镜 37 IS9}@5`'  
Ex33: 稳定腔 38 VM[U&g<8n  
Ex33a: 半共焦腔 38 7UzbS,$x  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 1O{x9a5Z?O  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 *'&mcEpg  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 A0>u9Bn"Qw  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 Jfs$VGZP;  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 WP b4L9<  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 j4hi
MI;  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 7[}K 2.W.  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 se:lKZZ]  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 3xU in  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 }&I^1BHZs  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 8H})Dq%d7  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 H*M)<"X  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 ]IZn#gnM  
Ex34: 单向稳定腔 45 @C3
4^\aH+  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 sMhUVc4  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 8ezdU"  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 6)B6c. 5o  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 ^Cm9[1p  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 "\]NOA*  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 !L)~*!+Gf  
Ex36: 有限差分传播函数 57 j(*ZPo>oD  
Ex36a: FDP与软孔径 58 1aQR9zg%  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 | ]DJz  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 }hPF
d  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 S3oSc<&2  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 )`sEdVxbr  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 G?t<4MTv  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 }%;o#!<N(@  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 $&!i3#FF  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 ",hPy[k  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 @},25"x)  
Ex38: 剪切干涉仪 `- \J/I  
62 NLz[F`I  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 9 Z5!3  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 2zz7/]?Q   
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 IJ`%Zh{f  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 !M&Qca2  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 os3jpFeG'  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 T|{1,wP  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 {vf"`#Q9  
Ex46: 光束整形滤波器 68 !ibdw_H  
Ex47: 增益片的建模 68 P&s-U6  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 \:To>A32  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 ZB5:FtW4  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 XIAHUT5~J  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 E W{vF|  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 1@}`dc  
Ex48: 倍频 70 d\_$Nb*  
Ex49: 单模的倍频 71 cen[|yCtOH  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 007(k"=oV  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 p:GB"e9>H  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 %ZajM  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 m4<5jC`-M  
Ex52: 锥像差 72 7l%]/`Y-  
Ex53: 厄米高斯函数 74 x2m*0D~  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 `k 5'nnyP  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 sr=~Uq{g  
Ex54: 拉盖尔函数 75 <;R}dlBASW  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 :?*|Dp1  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 Ju"*;/  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
h "MiD  
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 |A'y|/)#Z  
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 i1OF@~?  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 7Ntt#C;]U  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 /.{q
2]  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 +4N7 _Y  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 TspuZR@2  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 iE~][_%U  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 ~^{j
fHTlv  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 2+2Gl7" s  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 h2b,(  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 R-~ZvVw7L  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 8%@![$q<g  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 j>{Dbl:#2  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 YPV@/n[N  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 Em%0C@C  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 &tAhRMa  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 x'4q`xDa  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 iB]xYfQ&@V  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 @Nm;lZK  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 TQ/EH~Sz  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81  ?)_?YLi  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 YT*_ vmJV  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 5Hli@:B2s  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 ko2T9NI:S  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 5a`f% h%  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 PQkFzyk  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 |2$wJ$I  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 Cggu#//Z}Q  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 u\jQe@j '  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 + Z7 L&BI  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 bvxol\7;  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 /tG0"
1{  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 _i/x4,=xv  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 Ke*tLnO  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
r@O5{V  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 )g()b"Z #>  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 Yq$KYB j  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 isG8S(}IW&  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 ]#7{x  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 *&=sL  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 zF)&o}  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 q)m0n237P  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 l"{1v~I  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 I)JqaM  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 vj_[LFE  
Ex69d: 半导体增益 92 ?g6xy[  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 yDE0qUO  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 ?ufX3yia  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 SJ4+s4!l <  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 xy^t_];X  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 **D3.-0u&  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 )$> pu{o  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 FQ3{~05T  
Ex70: Udata命令的显示 93 __3s3YG  
Ex71: 纹影系统 94 yx@%x?B  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 2`[iTBZ=^  
Ex73: 动态存储测试 95 9W7 ljUg  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 g5YDRL!Wh  
Ex75: 锥面镜 95 $ #*";b)QY  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 1GaM!OC9  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 Cwh*AKq(  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 :j)v=qul  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 KkIgyLM  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 =(3Yj[>st  
。。。。后续还有目录 &2P+9j>  
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