前言
 G[wa,j^hu    $B(B  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。
 _x>u"w    XFX:)l#o  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。
 ]w')~yk  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。
 HWHGxg['r    L'Wcb
=;  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。
 $U6)km4    M2m@N-+R
  为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能,熟悉GLAD的使用,本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读,希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。
 +XIN-8  不当之处,敬请指正!
 b.t]p    uS&bfx2    t;?
q#!uc  目录
 Q"(i  前言 2
 &KD
m5p  1、传输中的相位因子与古伊相移 3
 ?HBc7$nW  2、带有反射壁的空心波导 7
 ,0])]  3、二元光学元件建模 14
 E.BMm/WH  4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
 N8!B2uPQ  5、大气像差与自适应光学 26
 Oc"2|X  6、热晕效应 29
 gfp#G,/B  7、部分相干光模拟 34
 T{ojla(  8、谐振腔的
优化设计 43
 %i96@6O  9、共焦非稳腔模拟仿真 47
 =?/J.[)<*  10、非稳环形腔模拟 53
 3c
^_IuW-  11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
 iaR'):TD  12、体全息模拟 63
 kdv>QZ  13、利用全息图实现加密和解密 68
 }$OQw'L[  14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
 \75%[;.  15、拉曼放大器 80
 ANW a%%\T  16、瞬态拉曼效应 90
 gE%- Pf~  17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
 Ok,hm.|  18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
 0Uybh.dC  19、光学参量振荡器 109
 uODpIxN    20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
 	,qC_[PUT  21、ZIG-ZAG放大器 122
 BG=h1ybz  22、多程放大器 133
 Dn9Ta}miTO  23、调Q激光器 153
 3s$m0  24、
光纤耦合系统仿真 161
 oS]XE!^M  25、相干增益模型 169
 gB&'MA!  26、谐振腔往返传输内的采样 181
 iJ#sg+  27、光纤激光器 191
 +nZx{d,wt   2"2b\b}my  GLAD案例索引手册
 5Rc
5/ m   xr o  目录
 TMq\}k-I5    P,*R@N  目   录 i
 S=o	Ab&   6Si z9
 6Si z9  GLAD案例索引手册实物照片
 P=V~/,>SZ!  GLAD软件简介 1
 zg "<N  Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
 Vw+U?  Ex1a: 基本输入 2
 5B"j\TwQ  Ex1b: RTF命令文件 3
 (	vgoG5  Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
 3F<My+J  Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
 z}kD:A)a  Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
 qy.Mi{=~:  Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
 T?Hs_u{  Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
 A5/Q:8b   Ex3: 单位选择 7
 6 Rg{^E Rf  Ex4: 变量、表达式和数值面 7
 m~%IHWO'  Ex5: 简单透镜与平面镜 7
 z0doLb^!  Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
 F4KXx^~o  Ex7:  mirror/global命令 8
 bluhiiATd  Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
 ~6E
`6;`  Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
 #dU-*wmJ  Ex8b: 离轴单抛物面 12
 3>c<E1   Ex8c: 椭圆反射镜 12
 Gi?"  Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
 `WX @1]m  Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
 LzP+l>m  Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
 CH!Lf,G  Ex10: 宏、变量和udata命令 17
 Nx,.4CI
  Ex11: 共焦非稳腔 17
 "1WwSh}Z  Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
 c]#F^(-A`  Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
 epR7p^`7  Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
 abx/h#_q  Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
 &*A7{76x  Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
 jl%27Ld  Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
 ?/5WM%  Ex13: 相位像差 20
 "0pu_  Ex13a: 各种像差的显示 21
 "Lw[ $  Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
 	4f'1g1@$  Ex14: 光束拟合 23
 auK*\Wjm?  Ex15: 拦光 24
 )jm}h7,  Ex16: 光阑与拦光 24
 bw&8"k>D?  Ex17: 拉曼增益器 25
 [,yoFm%"  Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
 Gdb6 U{  Ex19: 会聚光束的拉曼过程,简单动力学分步法 26
 lN-vFna  Ex20: 利用wave4的拉曼放大,准直光束 28
 {p=`"H>  Ex21: 利用wave4的四波混频,准直光几何传输 29
 2tMe# V  Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
 |W:xbtPNy  Ex23: 利用wave4的四波混频,会聚光束 30
 bM+}j+0  Ex24: 大气像差与自适应光学 31
 luY#l!mx3  Ex24a: 大气像差 32
 8t25wPlx  Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
 !EB<e5}8wK  Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
 ER;?[!  Ex25: 地对空激光通讯系统 32
 lhZXq!2p  Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
 w|lA%H7`J  Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
 *S%~0=  Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
 ~M	_@_  Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
 !?#B*JGFS  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
 U["'>&B  Ex28: 相位阵列 35
 >cpT_M&C,  Ex28a: 相位阵列 35
 YHSdaocp  Ex28b: 11×11的转向激光阵列,阻尼项控制 35
 mu@He&w"  Ex29: 带有风切变的大气像差 35
 Utd`T+AF*  Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
  ~
HN  Ex31: 热晕效应 36
 t<h[Lb%{T4  Ex31a: 无热晕效应传输 37
 waT'|9{  Ex31b: 热晕效应,无动力制冷 37
 3k3-Ts  Ex31c: 热晕效应,动力制冷和像差 37
 +#ufW%ZG  Ex32: 相位共轭镜 37
 9EHhVi  Ex33: 稳定腔 38
 HQGn[7JW  Ex33a: 半共焦腔 38
 AAuH}W>n  Ex33b: 半共焦腔,1:1内腔
望远镜,理想透镜 39
 z_nv|5"  Ex33c: 半共焦腔,1:1内腔望远镜,透镜组 39
 R2,Z`I  Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
 VC~1QPC9  Ex33e1: 相干注入,偏心光输入(1) 40
 n-P<y  Ex33e2: 相干注入,偏心光输入(2) 40
 C%&A9(jG  Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
 t}6QU  Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
 &|MdBJ  Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
 OYW:I1K<5  Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
 vJI]ZnL{  Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
 #$n >+lc  Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
 tx`gXtO$  Ex33l: 谐振腔耦合 43
 [/E|n[Bx  Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
 FWC\(f  Ex34: 单向稳定腔 45
 <UsFB F  Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
 y Ny,$1  Ex35a: 分布式传输,孔径划分方法 51
 g&&-  Ex35b: 分布式传输,入射光中添加相位光栅 53
 IX+!+XC"U  Ex35c: 分布式传输,折射面上添加相位光栅 54
 c`,'[Q5(O  Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
 }ZqnsLu[)  Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
 f^Io:V\	  Ex36: 有限差分传播函数 57
 ]8	vsr$E#  Ex36a: FDP与软孔径 58
 [Z]%jABR  Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
 y$$|_
l@  Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
 8SGqDaRt  Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
 /dI8o  Ex37b: 偏振,表面极化效应 60
 7!sR%h5p  Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
 u0;k_6N  Ex37d: 偏振,古斯-汉欣位移(1) 61
 \gCh'3  Ex37e: 偏振,采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移(2) 61
 d#(ffPlq  Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
 3R>"X c  Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
 K]SsEsd  Ex38: 剪切干涉仪
 v]h^0WU	  62
 V
|cPAT%  Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
 zQ~N(Jj?h  Ex40: 相位共轭,有限相互作用长度 64
 k^@dDLr"  Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
 mE"(d*fe'  Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
 /Z|K9a  Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
 /$NR@56
\  Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
 KOhK#t>H@0  Ex45: 环形非稳腔,工作物质具有聚焦性质 66
 P(xgIMc H  Ex46: 光束整形滤波器 68
 u~8=ikn+T  Ex47: 增益片的建模 68
 3D}Pa  Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
 :P8X?C63W]  Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
 B=}s7$^  Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器,单步骤 70
 6c6w w"  Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
 Bv xLbl}  Ex47e: 点对点控制增益与饱和,多光束的饱和 70
 !&adO,jN+=  Ex48: 倍频 70
 {zIcEN$ ~  Ex49: 单模的倍频 71
 +aQM %~  Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
 2WUl8?f2Y  Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
 oM^VtH=>  Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
 .^xQtnq  Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
 	f
= 'AI  Ex52: 锥像差 72
 RF[Uy?es  Ex53: 厄米高斯函数 74
 +[Izz~_p  Ex53a: 厄米高斯多项式 75
 ~K@p`CRbV  Ex53b: 径向偏振光的建构,HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
 :z-?L0C=0  Ex54: 拉盖尔函数 75
 0"	F\V  Ex55: 远场中的散斑效应 75
 MK.TBv  Ex56: F-P腔与相干光注入 75
 b5)1\ANq  Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
 SFjR SMi  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
 >H5_,A}f  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
 3Yf~5csY  Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
 o&$Of  Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)(续) 76
 14`S9SL{V  Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
 \E1CQP-  Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
  .6c
Bx  Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
 p`Ok(C_  Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,无吸收情况 79
 6!@p$ pm)a  Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,有吸收情况 79
 ]+5Y\~I  Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,比尔定律与自聚焦 79
 G0u
H6x?  Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度,吸收、自聚焦、像差 79
 [(; .D  Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
 T"DG$R,Aj  Ex59a: 焦平面上的球差,有拦光 80
 |RH^|2:x9Q  Ex59b: 焦平面上的球差,无拦光 80
  *7{{z%5Pu  Ex59c:  2f透镜,焦平面扫描 80
 NC3XJ
4  Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
 +h? Gps  Ex60a: 对散焦的简单优化 80
 "
1h~P,  Ex60b: 优化的数值验证,数值目标 81
 &,QBJx<#  Ex60c: 优化的数值验证,阵列目标 81
 T"e"?JSRJ  Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化,数值验证 81
 RF
[81/w]  Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化,内置函数 81
 79uAsI2-Y  Ex61: 对加速模型评估的优化 82
 ZEB,Q~  Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
 B	A
i	^t  Ex62a: 平面波光栅,小的遮光片的影响 85
 iow"X6_l_  Ex62b: 平面波光栅,第二个光栅的影响 85
 ikb;,Js  Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
 m'KEN<)s  Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
 f3*SIKi  Ex65: 非相干
成像与光学传递函数(OTF) 85
 "td	,YVK  Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
 D1V^DbUm_  Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
 B$G9#G6pZ  Ex67a: 六边形透镜阵列 88
 UW Px|]RC  Ex67b: 矩形透镜阵列 88
 [33=+Ca  Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
 |[@v+koq  Ex67d: 矩形柱透镜 88
 -+0!Fkt@,  Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
 _6`H`zept  Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
  ;?{OX  Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
 L2%npps  Ex67h: N×N的激光二极管阵列,高斯型包络面 88
 Yq:+.UU  Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
 fM3ZoH/  Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔,工作波长为1μ 89
 R=C+]  Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔,工作波长为100μ 89
 
eI/@ut}v  Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
 BO>[\!=y  Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
 km,@yU  Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
 ^@$T>SB1  Ex69c: 速率方程与单步骤 92
 hdpA&	OteR  Ex69d: 
半导体增益 92
 p[%B#(]9,  Ex69e: 三能级系统的增益,单一上能级态 93
 }0Fu  Ex69f: 速率方程的数值举例 93
  SQ`KR'E  Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
 ([NS%  Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
 #U6~U6@  Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
 lrmz'M'  Ex69j: 稳态速率方程的解 93
 .G>6_n3  Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
 -l<[CI  Ex70: Udata命令的显示 93
 :	n\D  Ex71: 纹影系统 94
 Sj;:*jk!h  Ex72: 测试ABCD等价系统 94
 9-.`~v  Ex73: 动态存储测试 95
 .WS 7gTw  Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
 Cdc=1,U(  Ex75: 锥面镜 95
 uXdR-@80*  Ex75a: 无焦锥面镜,左出左回 95
 fRt&-z('  Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移,左出左回 97
 |Gt]V`4  Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
 Px`z$~*B:  Ex75d: 无焦锥面镜,位置偏移较大 98
 %`j2?rn  Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 
 (y?`|=G-xT  。。。。后续还有目录
 vl5r~F  对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
 9U!#Y%*T   41o~5:&  