[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 ykJ+%gla  
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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。 t`h_+p%>  
LE<:.?<Z-  
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。  PE^eP}O1  
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。 \A` gK\/h  
$ V3n~.=  
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。 w 7Cne%J8  
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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。  |h  
不当之处，敬请指正！ |C^ c0  

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目录 r4;^c}
 
前言 2 ?0? x+  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 <yis  
2、带有反射壁的空心波导 7 ?.]o_L_K  
3、二元光学元件建模 14 nZ"{
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4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 -/@|2!d  
5、大气像差与自适应光学 26 7YoofI  
6、热晕效应 29 .i1jFwOd|G  
7、部分相干光模拟 34 0~Um^q*'3  
8、谐振腔的优化设计 43 @?'t@P:4  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 vd2uD2%con  
10、非稳环形腔模拟 53 LZgwIMd  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 #(m`2Z`H  
12、体全息模拟 63 @$2`DI{_^  
13、利用全息图实现加密和解密 68 +8MW$ m$  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 #9URVq,  
15、拉曼放大器 80 AN|jFSQ'  
16、瞬态拉曼效应 90 f6keWqv<GW  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 3L'en  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 6-)7:9y  
19、光学参量振荡器 109 6 ,7/8  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 yg]suU<z]  
21、ZIG-ZAG放大器 122 >xhd[  
22、多程放大器 133 M!;`(_2  
23、调Q激光器 153 SSl8  
24、光纤耦合系统仿真 161 UchALR^5  
25、相干增益模型 169 ]#vvlM>/  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 w`H.ey  
27、光纤激光器 191 o[5=S,'  
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GLAD案例索引手册 0X] ekq  
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目录 Xq=!
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F{a0X0ru~  
目   录 i -o=P85V  
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EM>c%BH<N  
GLAD软件简介 1 @&nx;K6h  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 w>H%[\Qs  
Ex1a: 基本输入 2 >S?C {_g  
Ex1b: RTF命令文件 3 &0;{lS[N:L  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 23B^g  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 pIU#c&%<9  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 ZuF4N=;  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 ];d5X  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 1C5kS[!  
Ex3: 单位选择 7 y]~+`9  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 F^%{ ;  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 /iuUUCk  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 >#"jfjDuR
 
Ex7:  mirror/global命令 8 =jk-s*g  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 ($[r>)TG  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 }`+^|1  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 &vJ(P!2f<  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 [9YlLL@  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 Q KcF1?  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 IGF37';;  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 b]tA2~e  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 q N[\J7Pz9  
Ex11: 共焦非稳腔 17 q>(I*=7  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 84hi, S5P  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 $BR=IYby  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 _.Z&<.lJ  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 kMJQeo79  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 !~w6"%2+7  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 MQbNWUi  
Ex13: 相位像差 20 Pi"tQyw39$  
Ex13a: 各种像差的显示 21 M'>D[5;N~  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 *`S)@'@:(  
Ex14: 光束拟合 23 , $D&WH  
Ex15: 拦光 24 r[UyI3(i^  
Ex16: 光阑与拦光 24 "Dmw-  
Ex17: 拉曼增益器 25 Nw3I   
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 mER8> <  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 :xAe<Pq  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 OH!$5FEc  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 j-C42Pfr  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 gn[$;*932z  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 fn?6%q,!ls  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 "M5ro$qZ}  
Ex24a: 大气像差 32 \/x)BE,  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 gvRc:5B[  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32  Vgru, '  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 HhY2`P8  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 ?V\9,BTb)  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 bHWvKv+  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 TW-zh~|F  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 @6i8RmOu}  
Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35 iuU3*yyn  
Ex28: 相位阵列 35 hklO:,`  
Ex28a: 相位阵列 35 ffoo^1}1  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 W:+2We@  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 gQk#l\w_  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 o,''f_tRQ|  
Ex31: 热晕效应 36 q
eK  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 d6d(?"  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 3qxG?G N  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 "ZJ1`R=Mj  
Ex32: 相位共轭镜 37 .^N#|hp^  
Ex33: 稳定腔 38 (-Ct!aW|  
Ex33a: 半共焦腔 38 EkB6- nz  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 i6g[E4nk  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 EfrkB"  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 )zL"r8si  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 (zTI)EV  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 /Y\E68_Fh  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 {GH`V}Ob  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 HBga'x
J  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 nGJIjo_I  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 Y5A~iGp8E  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 BqEubP(si  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 >s 8:1l  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 )r6SGlE[Y  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 UN .[,
%<s  
Ex34: 单向稳定腔 45 "TH-A6v1  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 XdIVMXLL\  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 E_gDwWot  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 GT\s!D;<  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 7^t(RNq  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 z:Zn.e*$b  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 7s fuju(  
Ex36: 有限差分传播函数 57 }A'<?d8   
Ex36a: FDP与软孔径 58 f w>Gx9  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 M?4r5R  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 ,,H$>r_;  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 #ZnX6=;X  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 vhquHy.qi#  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 k\thEEVP0*  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 b\Xu1>  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 RnBmy^l"  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 F6GZZKj  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 uSQ>oi]  
Ex38: 剪切干涉仪 a$! {Tob2  
62 ]gZ8b- 2O  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 7pI\`*7b  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 UG?C=Tf  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 `=l{kBZT|  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
eN?P) ,  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 J)yy}[Fx  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 :iNAXy  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 U!I_i*:U  
Ex46: 光束整形滤波器 68 |KrG3-i3X  
Ex47: 增益片的建模 68 =5=Vm[  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 `0G.Y  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 s$\8)V52  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 jUR#  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 Qx,$)|_  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 3;l>x/amk  
Ex48: 倍频 70 _}9R}  
Ex49: 单模的倍频 71 6ewOZ,"j"4  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 ZM^;%(  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 /,@v"mE7c!  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 &MQt2aL  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 <C96]}/ ?  
Ex52: 锥像差 72 '>mb@m  
Ex53: 厄米高斯函数 74 ?*mbce[  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 -Tkd@  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 @[kM1:G-F{  
Ex54: 拉盖尔函数 75 ]j$p
_s>  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 [ EID27P  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 q.b4m 'J  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 {2clOUi  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 `FB?cPR  
Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 MH8%-UV  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 HN~4-6[q  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 e
c[[OIO  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 v*fc5"3eO  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 z*~PYAt  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 0#{]!>R  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 7>@/*S{X  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 p'!,F; xX  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 2Yd~v|  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 2:/MN2  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 bnY8.Lpf|  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 2&K|~~  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 L{,7(C=  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 {ro!OuA  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 '*;eFnmvs:  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 F20-!b  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 @=#s~3  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 wR+`("2{r  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 f#Cdx"  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 _v=WjN  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 9x^ /kAB  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 Afhx`J1KO  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 la|l9N^,  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 ~I|R}hS  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 \lIHC{V\  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 Dlf=N$BL7d  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 d*(Bs$De  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 KP-z  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 PjZvLK@a9)  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 F8;4Oj  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 sl @6  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 HtYR 0J  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 R{A/+7!  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 poFjhq /#(  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 9,>Y  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 "(&`muIc  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 ayz1i:Q|  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 WzbN=& C]h  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 M]TVaN$v#  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 9}$dwl(  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 [\n.[4gq"  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 |F{E4mg(o  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 cD@lorj  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 g}r5ohqC#  
Ex69d: 半导体增益 92 .V:<w~=b  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 [y;ZbfMP|o  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 PH!B /D5G  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 x)Kh_G  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 yzb&
  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 ,5uDEXpt{  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 FGhr
f  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 d6 EJn/  
Ex70: Udata命令的显示 93 UzHhU*nW  
Ex71: 纹影系统 94 f|1FqL+T]  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 BW=6gZ_  
Ex73: 动态存储测试 95 b+apNph  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 s(Bi&C\  
Ex75: 锥面镜 95 l8us6  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 _?LI0iIFx  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 %-po6Vf  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 usf(U>  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 *]?YvY  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 D|'Z c&  
。。。。后续还有目录 J uKaRR~  
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