[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 j3&tXZ;F  
W)p?cK`  
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。 hreG5g9{  
gl>%ADOB@  
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。 .0b4"0~T6  
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。 P&.-c _
 
ibL   
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。 o%_Hmd;_'  
;tG@ 6  
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。 1!p7N$QR  
不当之处，敬请指正！ $-p#4^dg  
E;-*LT&{  
V PaW-o  
目录 Su*f`~G];  
前言 2 pZV=Co3!I  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 L7OFZ|gUz  
2、带有反射壁的空心波导 7 8/BWe ;4  
3、二元光学元件建模 14 C<yjGtVD  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 `w K6B5>  
5、大气像差与自适应光学 26 H%G|8,4  
6、热晕效应 29 Dg'BlrwbR  
7、部分相干光模拟 34 0$:jZ/._  
8、谐振腔的优化设计 43 45U!\mG  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 =niT]xf  
10、非稳环形腔模拟 53 gvCQ![  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 ~Hb2-V  
12、体全息模拟 63 /M5R<rl  
13、利用全息图实现加密和解密 68 o3,}X@p  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 =)IV^6~b  
15、拉曼放大器 80 Cu`ty] -'  
16、瞬态拉曼效应 90 R}T\<6Y  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 lqZUU92;  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 2P2/]-6s#r  
19、光学参量振荡器 109 A40Q~X  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 9*;OHoDh  
21、ZIG-ZAG放大器 122 ihBIE  
22、多程放大器 133 s_4y^w]aX  
23、调Q激光器 153 D]NJ^.X  
24、光纤耦合系统仿真 161 5h@5.-}  
25、相干增益模型 169 f`bRg8v  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 &\L\n
}i-  
27、光纤激光器 191 :7[4wQDt4  
'j'G4P_G  
GLAD案例索引手册 a2SXg A  
':#DROe!  
目录 ='Fh^]*5  
++Fv )KY@  
目   录 i kj/v$m  
X-j3=8wPM  
W_RN@O  
GLAD软件简介 1 nNpXkI:  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 `L7Cf&W\l8  
Ex1a: 基本输入 2 O*udVE>  
Ex1b: RTF命令文件 3 EWK?vs  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 fx*Q,}t  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 @~C C$Y$  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 5nS}h76mZ  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 s4vj  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 X1FKcWv  
Ex3: 单位选择 7 bA02)?L  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 ;&`6b:ug  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 ^7iP!-w/  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 NEW0dF&)  
Ex7:  mirror/global命令 8 <8YIQA  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 /amWf^z  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 +Y"HbNz
 
Ex8b: 离轴单抛物面 12 St;@ZV  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 N?><%fra  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 a3c43!J?M  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 c_Jcy  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 0 LQ%tn  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 )*nZ6Cg'  
Ex11: 共焦非稳腔 17 y,Z2`Zmu  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 0S&C[I o6  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 DA^!aJ6iF  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 Mk8k,"RG&Z  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 Y lhKP;  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 oq[r+E-]$@  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 n*rXj{Kt  
Ex13: 相位像差 20 u-@;Q<v$  
Ex13a: 各种像差的显示 21 @BMuov  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 c]A @'{7  
Ex14: 光束拟合 23 tu6<>  
Ex15: 拦光 24 .s\_H,  
Ex16: 光阑与拦光 24 Dn:1Mtj-  
Ex17: 拉曼增益器 25 R#4f_9e<Z  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 0.0r?T  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 (je`sV  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 ZDx1v_xr  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 w}0rDWuR[  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 F0ylJ /E  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 $J=`fx  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 bJ^Jmb  
Ex24a: 大气像差 32 2?kVbF  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 -FQc_k?VF  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 gf70 O
>E  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 A@jBn6  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 gUH
|?@f  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 qJ[wVNHh!  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 lw_@(E]E  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 iz3Hoj  
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 :eFyd`Syw  
Ex28: 相位阵列 35 K6stkDhb  
Ex28a: 相位阵列 35 BFZ\\rN`  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 {m/KD 'b_  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 N5mhs#  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 5?*Iaw  
Ex31: 热晕效应 36 >%A~ :  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 W4"1H0s`l  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 $ZlzS`XF7  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 s:oj
lmPb  
Ex32: 相位共轭镜 37 ?f:ND1jU  
Ex33: 稳定腔 38 |y&vMx~t  
Ex33a: 半共焦腔 38 <SiJA`(7  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 2
]V8-  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 p~OX1RBI  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 >N"=10  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 (5kL6d2  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 q+ka}@  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 F]cc?r312  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 r{wf;5d(  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 c=aVYQ"2  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 vdd>\r)v  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 K~+x@O*  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 ! q+>'Mt  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 Iv/h1j> H  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 7%W@Hr,%F  
Ex34: 单向稳定腔 45 '![VA8  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 5hfx2O)  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 (zw.?ADPCT  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 H[N~)3x  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 m5
l&  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 q#`;G,rs  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 n<Ki.;-ZE  
Ex36: 有限差分传播函数 57 }[OEtd{  
Ex36a: FDP与软孔径 58 D0yH2[j+  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 !L)yI#i4C  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 zLg_0r*h1  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 }]. |7h  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 hA+;eXy/  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 .jl^"{@6  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 LG'1^
W{a  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 5Zl7crA[  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 'grb@+w(
 
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 N@8tf@BT  
Ex38: 剪切干涉仪 W3&~[DS@~  
62 Hn
f?`j>  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 4Yd$RP  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 D!D}mPi[  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 2>.>q9J(  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 Ca0t}`
<S  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 gXB&S
gjo  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 Mm%b8#Fe!  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 cBU@853  
Ex46: 光束整形滤波器 68 V,eH E5C  
Ex47: 增益片的建模 68 8},fu3Z  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 c}w[T  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
\$ :)Ka  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 t}gK)"g  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 4}Hf"L[ l  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 kp*BAQ  
Ex48: 倍频 70 w^/"j_p@  
Ex49: 单模的倍频 71 uN6xOq/  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 +Q!Kj7EU/  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 dfs1BV'  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 Zk0?=f?j  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 a2H_8iQ!  
Ex52: 锥像差 72 Hzc^fC  
Ex53: 厄米高斯函数 74 P> ~Lx  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 I2C1mV  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 ,J'@e+jV  
Ex54: 拉盖尔函数 75 #uuNH(  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 7` t,   
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 k_1oj[O  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 F-Ywl)  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 g=s2t"&  
Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 op
|x~Thf  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 ;MjOs&1f0K  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 v9Ez0 :)  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 Yq:TWeZD  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 1JN/oq;  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 =4Wjb  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 \>4x7mF!  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 iD2>-yf  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 vo2TP:  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
q|e<b  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 r5&?-G  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 kZS&q/6A*  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 Zy >W2(<  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 2|LkCu)~,"  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 x[2eA!NC  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 &r V  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 sB`zk[R;  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 1iE*-K%Q  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 XwdehyPhT2  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 ~ph>?xuw  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 V$ac}A,!  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 l # F.S5i  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 oOK&+r7  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 T8a!"lPP7  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 o<%s\n  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 j es[a  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 lF!Iu.MM 9  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 y&+Sp/6BYA  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 `Yc>I!iN  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 `<d{(9:+  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 woR }=\K  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 C?%Oi:Gi&  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 :KJZo,\  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 }4"T# [n#  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 C@s;0-qL  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 )wz3m L  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 yS(tF`H[  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 \}mn"y  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 JD$;6Jv3P  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 -m>ng E~q  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 5*7 \Yjk?  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 <3c|S_|L*m  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 9`sIE_%+  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 UI.>BZ6}  
Ex69d: 半导体增益 92 *Ldno`1O  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 4vRIJ}nQ  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 {F+iL&e)  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 ' fP`ET5  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 W02swhS  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 ]AzDkKj  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 w@ =Uf7  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 tXnD>H YV  
Ex70: Udata命令的显示 93 "#a,R^J  
Ex71: 纹影系统 94 %{M&"Mv  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 xiG_l-2l  
Ex73: 动态存储测试 95 O*7`Waag  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 q%A.)1<'_  
Ex75: 锥面镜 95 x(/{]$h  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 ygquQhf5  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 iZ-"l3)D  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 "kT?9&  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 EAM2t|MG.  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 w(Hio-l=  
。。。。后续还有目录 <v=T31aS  
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