[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 +IuV8XT2(  
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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。 T5z %X:VD(  
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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。 x1/Usupi  
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。 )"&-vg<  
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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。 7FqmT  
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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。 ";`ddN3  
不当之处，敬请指正！ )3.udx  
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目录 7V4iPx  
前言 2 RT9fp(6*  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 T)3#U8sT  
2、带有反射壁的空心波导 7 jn^i4f>N  
3、二元光学元件建模 14 9$~D4T  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 'hO+b  
5、大气像差与自适应光学 26 XZV)4=5iSO  
6、热晕效应 29 %N/I;`  
7、部分相干光模拟 34 [dk|lkj@u\  
8、谐振腔的优化设计 43 [^"e~  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 KofjveOiC  
10、非稳环形腔模拟 53 f4/!iiS}r  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 ,T|iA/c
 
12、体全息模拟 63 F` J(+  
13、利用全息图实现加密和解密 68 ppR_y  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 56>Zqtp*  
15、拉曼放大器 80 l2gI2Cioa  
16、瞬态拉曼效应 90 oMLpl3pl  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 &'WgBjP  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 iFF/[P  
19、光学参量振荡器 109 YxS*im[%]  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 O_-.@uo./(  
21、ZIG-ZAG放大器 122 QDBptI:  
22、多程放大器 133 :lgIu .  
23、调Q激光器 153 5f/[HO)  
24、光纤耦合系统仿真 161 O5_[T43  
25、相干增益模型 169 )09_CC!a  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 [mw#a9  
27、光纤激光器 191 5Lum$C c}  
W;~^3Hz6  
GLAD案例索引手册 U,RIr8G  
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目录 8}xU]N#EV  
JR 2v}b  
目   录 i DQ9 <N~l  
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GLAD软件简介 1 I #1_  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 WVy"MD  
Ex1a: 基本输入 2 fN0D\Mu!)b  
Ex1b: RTF命令文件 3 F:hJ^:BP  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 ?B@hCd)  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 J#Bz)WmR  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 #kLM=a/_NO  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 i;6\tK"!  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 q/Q^\HTk  
Ex3: 单位选择 7 <u4GIi <sm  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 "D3JdyO_S  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 _qE2r^o"B  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 j|lg&kN  
Ex7:  mirror/global命令 8 oS_'@u.5  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 vk{4:^6.TV  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 F b`V.  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 pNVao{::5  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 HeSnj-mtr}  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 p&vQ*}  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 .?AtW:<*I  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 =xG9a_^v  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 `+"QhQ4w  
Ex11: 共焦非稳腔 17 IEC:zmkn  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 (c(?s`;  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 ip1jY!   
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 (O?z6g  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 &hV;3";  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 _QXo4z!a8  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 Ta9;;B?$  
Ex13: 相位像差 20 7yQ r  
Ex13a: 各种像差的显示 21 @o;m!CYB  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 fK4laDBTO  
Ex14: 光束拟合 23 I]I5!\\&[  
Ex15: 拦光 24 m1daOeZ]P  
Ex16: 光阑与拦光 24 T0tG1/O\  
Ex17: 拉曼增益器 25 r9b`3yr=  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 [K"v)B'  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 la
FkOQI  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 zQ)[re)  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 /f0_mi,bD  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 jg%D G2  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 Ln`c DZSM  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 z,2m7C  
Ex24a: 大气像差 32 k{@z87+&  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 SxOM@A  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 R^PQ`$W 'R  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 ~_S`zzcZy4  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 W@UHqHr:\  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 ?.4.Ubc\  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 )'fIrBT  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 j$8~M  
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 5R o5Cg~  
Ex28: 相位阵列 35 q07rWPM "e  
Ex28a: 相位阵列 35 t%FS 5  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 m m`:ci  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 Crww\#E;  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 }bB_[+YV`{  
Ex31: 热晕效应 36 q=[0`--cd  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 !r[uwJ=  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 9cj=CuE  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 kkd<CEz2IM  
Ex32: 相位共轭镜 37 j?.VJ^Ff/u  
Ex33: 稳定腔 38 y<;#*wB  
Ex33a: 半共焦腔 38 lJU[9)Q_  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 !).D  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 V}aXS;(r%  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 i<@|+*>M  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 ^8fO3<Jg  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 >+$1 p_  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 9I pjY~or  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 kB :")$  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 -><?q t  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 DrB=  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 Z~]17{x0  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 RS$:]hxd>_  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 ,:;_j<g
`e  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 gbSZ- ej  
Ex34: 单向稳定腔 45 x$A5Ved  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 HPt"  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 Xw![}L>  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 !5{t1 oJ  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 { >4exyu6  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 *[ A%tj%  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 'zpj_QM  
Ex36: 有限差分传播函数 57 ggbew6L$Z  
Ex36a: FDP与软孔径 58 T4Zp5m")  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 _A%z^&k(i  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 :uMD$zF'5  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 &d6'$h:kHb  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 ,AM6E63  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 *;4r|#LG  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 *8MU,6  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 M6g!bK2l  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 Dj %jrtT  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 dIK!xOStA  
Ex38: 剪切干涉仪 @AWKEo<7.I  
62 H!vvdp?Z  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 B8C"i%8V)  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 #V~r@,  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
|\,e9U>  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 \:O5,wf2  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 U?@UIhtM|  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 l tQ:c  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 P$w0.XZa  
Ex46: 光束整形滤波器 68 bBg?x 4bu  
Ex47: 增益片的建模 68 <0Q`:'\.>  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 3Vt-]DGX  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 tn:9
  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 =f{r+'[;^  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 
7gPk
g63  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 #&Biu}4D  
Ex48: 倍频 70 18|H  
Ex49: 单模的倍频 71 )Ax1?Nx$  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 UWmWouA  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 rTK/WZ
s8  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 L2Mcs  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 Yuh t<:`  
Ex52: 锥像差 72 [j-]n#E=9y  
Ex53: 厄米高斯函数 74 ^oPf>\),C  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 2j(w*k q~  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 i7Y96]  
Ex54: 拉盖尔函数 75 >#xpg&2x  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 #d__  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 ]<{BDXIGIE  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 |} .Y&1@U  
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 ~6{;3"^<  
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 n,n]V$HFGh  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 &]uhPx/  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 [@.%6aD  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 uKhfZSx0w  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 t0Ec`+)  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 ~` #t?1SP  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79  27w]Q_C  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 gdHPi;  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 ?hsOhUs(5  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 Z]"ktb;+[  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 |67<h5Q1  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 R.+QK6B&  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 :DQHb"(  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 -1Tws|4gc  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 (hdP(U77  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 O"_FfwO a  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 glPOW  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 3'*SSZmnOB  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 IjJ3./L!5  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 |o=eS&)  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 HWD  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 >/}v8k1v  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 ^;Ap-2Ww  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 > : \lDz  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 zj"J~s;?  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 j9%=8Dn.<  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 V$<og  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 zziujs:  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 :] {+
3A  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 EKq9m=Ua@o  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88  `q%Z/!}  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88  fW|1AUD,  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 (fb&5=Wzw  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 4AzS~5
S  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 g:O~1jq  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 >\3=h8zw  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 ~vBmW_j  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 )^L+iht  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 e{c%o;m(  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 jA<v<oV  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 ZKPnvL70  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 B k#68p  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 vR-rCve$P  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 J{\S+O2,*  
Ex69d: 半导体增益 92 0KU,M+_  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 vgo-[^FiP$  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 |j<b?  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 M*}C.E!  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 nlw(U3@7  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 fQ'P2$  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 9<}d98  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 M($dh9A_  
Ex70: Udata命令的显示 93 a]BnHLx  
Ex71: 纹影系统 94 gO1`zP!9Z  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 j*rra  
Ex73: 动态存储测试 95 Tg)Fr)  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 )9{?C4NQ  
Ex75: 锥面镜 95 <Y9((QSM4  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 <0k(d:H-  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 d&PXJ  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 W2qW`Ujo{  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 j'#W)dp(  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 ]?/[& PP,  
。。。。后续还有目录 #ZeZs31  
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