[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 >3R%GNw  
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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。 Fi8'3/q-^  
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kQWiP-  
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。 Z4eu'.r-y~  
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。 gHU/yi!T  
Ift @/A  
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。 hdFIriE3  
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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。 WM8 Ce0E  
不当之处，敬请指正！ vfW  
Vq)6+n8o  
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目录 D@[Mk
"f  
前言 2 n}8J-/(|+  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 y1DP`Ro  
2、带有反射壁的空心波导 7 7 S^iGe  
3、二元光学元件建模 14 zP\n<L
5  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 9Q 4m9}  
5、大气像差与自适应光学 26 3`9H  
6、热晕效应 29 XqD/~_z;  
7、部分相干光模拟 34 &"bcI7uGT  
8、谐振腔的优化设计 43 XY(3!>/eQ[  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 I?sA)!8  
10、非稳环形腔模拟 53 Z<@Kkbj  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 X2 {n&K  
12、体全息模拟 63 5l"EQ9  
13、利用全息图实现加密和解密 68 
e=b>:n  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 j~
+<~2%c  
15、拉曼放大器 80 $4yv)6G  
16、瞬态拉曼效应 90 l V[d`%(  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 _c}@Fi+E  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 ?A|8J5EV  
19、光学参量振荡器 109 Z
 P\A  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 -i``yf?P  
21、ZIG-ZAG放大器 122 wRwTN"Yg  
22、多程放大器 133 p1B~:9y9X  
23、调Q激光器 153 L,Jl# S  
24、光纤耦合系统仿真 161 Ax[!7~s  
25、相干增益模型 169 }{Y)[w#R  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 (<?6X9F:N  
27、光纤激光器 191 ;k6>*wFl|!  
&h=O;?dO  
GLAD案例索引手册 S1Q2<<[  
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目录 ; z_ZZ(W  
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目   录 i LM:|Kydp3  
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x <^vJ1  
GLAD软件简介 1 }]w/`TF  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 w9D<^(_}/  
Ex1a: 基本输入 2 G5y>v^&H  
Ex1b: RTF命令文件 3 k/+-Tq;  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 R["2kEF  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 T(@y#09  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 / d S!  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 AJ-p|[wPz  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
<b74L  
Ex3: 单位选择 7 FC.d]XA%/d  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 8D[8(5  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 j-2`yR  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 wN,DTmtD  
Ex7:  mirror/global命令 8 K5U=%z  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 FY%v \`@1*  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 I(fq4$  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 G%N/]]ll  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 YDBQ6X  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 k$</7IuH  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 %OWLM  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 y=y=W5#;77  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 iTTe`Zr5y  
Ex11: 共焦非稳腔 17 'Z LGt#  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 $Xf1|!W%a%  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 nOxCni~T  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 0raVC=[  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 .5+*,+-  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 <VD^f  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 %FnaS u  
Ex13: 相位像差 20 j.MpQ^eJ7  
Ex13a: 各种像差的显示 21 -L>\58`  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 `{fqnNJE  
Ex14: 光束拟合 23 $M\|zUQu.  
Ex15: 拦光 24 Z&W|O>QTl  
Ex16: 光阑与拦光 24 =G9%Hz5~:  
Ex17: 拉曼增益器 25 bX#IE[Yp}  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 |fdr\t#'~  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 
zHi+I7  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 (A2x  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 )|`eCzCB  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 CC1\0$ /  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 frS1<+  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 IVD1mk  
Ex24a: 大气像差 32 6zs&DOB  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 Q g=k@  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 ia15r\4j)  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 NVx`'Il8 "  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 ?(GMe>  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 `j*&F8}  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 Ju$=Tn  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 xZjl_bJ  
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 (g,lDU[=  
Ex28: 相位阵列 35 sZFIQ)b9  
Ex28a: 相位阵列 35 p D!IB`cA4  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 %C=^ h1t%  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 K7}EL|Kx  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 KNU/Kc#  
Ex31: 热晕效应 36 24{!j[,q@  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 V-a/%
_D  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 .{D[!Dp#h  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 ?&Si P-G  
Ex32: 相位共轭镜 37 @`2<^-r\  
Ex33: 稳定腔 38 jI@0jxF  
Ex33a: 半共焦腔 38 ]Po9a4w#  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 SeAokz>  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 5)4*J.  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 0'O;H[nrl  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 ]xQPSs_  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 X0 &1ICZ  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 V x1C4  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 P<GY"W+rR  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 ]g-(|X~>  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 3F2> &p|7  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 ^7v}wpwX\  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 lZCvH1&"  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 .!0),KmkK  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 vC~];!^  
Ex34: 单向稳定腔 45 VVeO>jd  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 {:40Jf  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 I1U
{t  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 yrO'15
TB  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 ?KpHvf'  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56  X>OO4SV  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 |Hg)!5EJ  
Ex36: 有限差分传播函数 57 d{&+xl^ll  
Ex36a: FDP与软孔径 58 %)*!(%\S*3  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 M$#
zvcp  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 x{<WJ|'
B  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 I z~#G6]M  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 e8gJ }8Fj  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 6XUcJ0  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 *%(8z~(\  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 1C+Y|p?KA  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 '-3AWBWI1  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 &H,5f#  
Ex38: 剪切干涉仪 /Ik_U?$*  
62 s<'^ @Y  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 OQaM47"  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 o!L1Qrh  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 ,eOOV@3C  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 6~?7CK  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 o
wZjQ  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 1B=vrGq  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 3;~1rw=$<  
Ex46: 光束整形滤波器 68 m8$6FN  
Ex47: 增益片的建模 68 +o(t5O[G  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 W%b<(T;  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 *X\i= K!  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 G40,KCa  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 ??12 J#  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 K"VphKvR  
Ex48: 倍频 70 Q6Y1Jr">X  
Ex49: 单模的倍频 71 @Ek''a$  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 & S_gNa  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 _CAWD;P  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 [&t3xC,  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 3 8pw  
Ex52: 锥像差 72 7}-.U=tnP  
Ex53: 厄米高斯函数 74 z %{>d#rw  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 |\@e  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 nH}api^0A  
Ex54: 拉盖尔函数 75 (f5!36mz  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 'IBs/9=ZC  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 LgRx\*[C*  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 85$MHod}[,  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 LP_d}ve  
Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 6=A2Y:8  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 %d($\R-*O  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 *CA|}l  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 xr?=gY3E;  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 " jn@S-  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 PKT0Drv}c7  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 cy*Td7)/  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 xb0hJ~e  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 _X;^'mqf~  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 y;Q_8|,F  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 3!Zd]1$  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 Smo^/K`f9  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 ##Z:/SU  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 j+]>x]c0  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 'IP'g,o++  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 irqlU  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 )XMSQ ="m  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 NS
HWs%Zc  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 bBAZr`<&U  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 Sd' uXX@  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 8U0y86q>)E  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 (S0MqX*  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 .x$+R%5U  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 4pV.R5:  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 ~/Aw[>_;  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 jIK*psaV  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 6hXL`A&},  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 DF%\1C>  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 8NudY3cU!  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 X/lLM`  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 ?(Dkh${@  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 \ lP c,8)  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 6(sqS~D  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 eJilSFp1  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 ldrKk'S,B  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
u@}((V  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 );@Dr!H  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 b=:AF
s{  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 B@HW@j  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 dl'
pl  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 "^ydoRZ  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 )^ R]3!v  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 i&-g 0  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 "w9`UFu%^e  
Ex69d: 半导体增益 92 ,IA0n79  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 P
H9MB
 
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 R3d>|`) +  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 {CR~G2Z  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 ^)rX27!G  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 zAC   
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 j*x8K,fN  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 v#a`*^ ^  
Ex70: Udata命令的显示 93 <(6@l@J|6  
Ex71: 纹影系统 94 TOn{o}Y B  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 Gbwcb
fH  
Ex73: 动态存储测试 95 *;Dd:D9  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 %O%+TR7Z  
Ex75: 锥面镜 95 lu`\6  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 T_\HU*\  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 zKe&*tZ  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 'j !!h4  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 (Z=ziopDE  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 C<r7d[  
。。。。后续还有目录 S6h=} V)  
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