[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 K28+]qy[  
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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。 G18F&c~  
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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。 ciBP7>'::  
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。 Ixb=L(V  
[Y|8\Ph`&  
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。 K0-ypU*P  
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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。 PDJr<E?  
不当之处，敬请指正！ B~]k#Ot)  
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$4  
目录 O@u?h9?cf>  
前言 2 |L%Z,:yO  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 msP{l^%0  
2、带有反射壁的空心波导 7 PmkR3<=leg  
3、二元光学元件建模 14 0Vlk;fIh  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 N4^-`  
5、大气像差与自适应光学 26 X iS1\*  
6、热晕效应 29 d/PiiiFf,  
7、部分相干光模拟 34
S>h;K`  
8、谐振腔的优化设计 43 nxUJN1b!N  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 Bp_$.!Qy  
10、非稳环形腔模拟 53 <'qeXgi  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 veMH  
12、体全息模拟 63 $@z5kwx:P  
13、利用全息图实现加密和解密 68 l1T m`7}  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 Q\^O64geD  
15、拉曼放大器 80 M2 ,YsHt  
16、瞬态拉曼效应 90 o)Iff)m$  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 QKyo`g7  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 1n=lqn/  
19、光学参量振荡器 109 gp5_Z-me  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 S?>HD|Z  
21、ZIG-ZAG放大器 122 f%SZg!+t  
22、多程放大器 133 KC/=TSSXd.  
23、调Q激光器 153
z_F-T=_  
24、光纤耦合系统仿真 161 >"|B9Woc  
25、相干增益模型 169 ?3nR  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 G9Y#kBr  
27、光纤激光器 191 `bFff%_  
K~c=M",mW  
GLAD案例索引手册  3L<wQ(  
HBy[FYa4  
目录 / : L?~  
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目   录 i
LCZ\4g05  
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GLAD软件简介 1 W}m)cn3@  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 c9HrMgW  
Ex1a: 基本输入 2 UYk/v]ZA  
Ex1b: RTF命令文件 3 h}*/Ge]aM  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 &,}j
#3<  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 u$>4F|=T  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 Z3#P,y9@  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 5>CEl2mSl  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 dYG,_ji  
Ex3: 单位选择 7 ?%O(mC]u&  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 C9~52+S  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 :Pvzl1  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 \?Z{hmN  
Ex7:  mirror/global命令 8 6hlc1?  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 ey2S#%DF]  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 2/?`J  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 )[PtaPWeT  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 8D>n1b(H  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 !B\R''J5  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 R%{a1r>9h  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 v9:9E|,U+  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 ?\vh9  
Ex11: 共焦非稳腔 17 [NaN>BZ?  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 ! ='rc-E  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 }RzWJ@QD<  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 eIz<)-7:  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 qCljo5Tq'  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 j<Bkj/  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 :K-~fA%kt?  
Ex13: 相位像差 20 3 ^>l\,  
Ex13a: 各种像差的显示 21 i&5XF  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 PMNjn9d  
Ex14: 光束拟合 23 2^y^q2(r  
Ex15: 拦光 24 \
!k1a^ZP  
Ex16: 光阑与拦光 24 ex::m&  
Ex17: 拉曼增益器 25
2>cGH7EBD  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 *]AdUEV?  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 ;LG#.~f  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 /JHc!D  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 X'd9[).  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 "Q!(52_@J  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 qyF{f8pzq  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 :
[O 8  
Ex24a: 大气像差 32 6kNrYom  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 S<VSn}vn  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 |.F$G<  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 *pSQU=dmS  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 jzDuE{  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 v3aYc:C  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 *A"~m!=  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 ToJ$A`_!`  
Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35 N>XS=2tzN  
Ex28: 相位阵列 35 h-G)o[MA  
Ex28a: 相位阵列 35 t"= E^r  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 cd(GvX'  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 G&i!Hs  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 8zRP(+&W  
Ex31: 热晕效应 36 >Db;yC&  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 A/u)# ^\  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 Yzh"1|O  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 43mP]*=A  
Ex32: 相位共轭镜 37 EB2w0
a5  
Ex33: 稳定腔 38 OR%'K2C6S  
Ex33a: 半共焦腔 38 F<qz[,]|-j  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 `(YxI  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 E%rk[wI  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 <kGU,@6PF  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 VFRi1\G  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 M%ICdIc'  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 h|,:e;>}  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 _H j!2 '  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 LIcM3_.  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 <eQj`HL  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 Nv(9N-9r  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 ldiD2 Q  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 4)A#2  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 k@/sn(x  
Ex34: 单向稳定腔 45 5*Y^\N  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 ;1%-8f:lW  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 U)E(`{p]  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 8=NM|i  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 _#r+ !e  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 9{ >Ui  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 .(^ ,z&  
Ex36: 有限差分传播函数 57 Cj{1H([-  
Ex36a: FDP与软孔径 58 ,n3a gkPO>  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 L*&p!  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 (C@mLu)  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 ";3zXk[#  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 xx#zN0I>-y  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 PE5R7)~A  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 L)@?e?9  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 7ccO93Mz  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 CF?1R  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 {(r`k;fB  
Ex38: 剪切干涉仪 >`A9[`$n  
62 >zXsNeGQR  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 BYVY)<v/  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 \$*7 >`k  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 mP0yk
|  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 -uMSe~  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 ^/\Of{OZ-  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 `
$W_R[  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
D-5VC9{  
Ex46: 光束整形滤波器 68 Rb%8)t x  
Ex47: 增益片的建模 68 G 8g<>d{j  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 $W!!wN=B  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 B?'#4J  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 inh=WUEW  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 eHn7iuS8  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 A v2 08}Y  
Ex48: 倍频 70 O(D~_O.  
Ex49: 单模的倍频 71 ?0v-qj+  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 #xX5,r0  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 /v-6WSN  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 DAcQz4T`  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 mID"^NOi#  
Ex52: 锥像差 72 KKiE@_z  
Ex53: 厄米高斯函数 74 n%-R[vW  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 4^WpS/#4  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 .Le?T&_  
Ex54: 拉盖尔函数 75 G Uon/G8  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 cx&>#8s&  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 ]:4*L  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 wt!nMQ  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 /aZ+T5O  
Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 5=v}W:^v.  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 ow_W%I=6  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 9Iwe2lu  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 1IC~e^"  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 {`LU+  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 n `&/D  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 .1KhBgy^K  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 [d(U38BI  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 8Kg n"M3  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 8ZM&(Lz7u  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 ="Ho%*@6  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 i;/5Y'KZ  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 QP
x_-  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 'ig&$fzb  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 w<Wf?aG  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 [N7{WSZ&  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 j27?w<  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 N/%WsQp  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 /{+y2.{j  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 =e9>FWf>  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 2NC.Z;  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 M?Dfu .t  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 X-6de>=  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 #gRM i)(F  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 _FH`pv  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 GFeQ%l`7F  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 -:|?h{q?u  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 $*e2YQdLo  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 ;<&*rnH  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 iII=;:p  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 W-mQjJ`,B  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 Fv~20G(O  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 TW)c#P43K  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 w_.F' E  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 &,zq%;-f  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 8K:y
\1  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 NW]Lj>0Y  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 vHyC;4'  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 ~;l@|7wGz  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 :r{<zd>;  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 vB.E3r=  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 tSr8 zAV  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 vdAr|4^qB  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 T|nDTezr  
Ex69d: 半导体增益 92 U'H$`$Ov  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 RRmz"j>  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 [@VP?74  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 OI|[roMK  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 B<5R  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 IwQ"eUnK  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 i3tg6o4C  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 EK{Eo9l  
Ex70: Udata命令的显示 93 ]<ldWL  
Ex71: 纹影系统 94 24 [+pu  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 2BQ j  
Ex73: 动态存储测试 95 zQcL|(N  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 Hx"ob_^'7  
Ex75: 锥面镜 95 7''??X  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 &XIt5<$~R  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 u(@$a4z  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 .c8g:WB<  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 ?qPo=~y01  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 ~ksi</s  
。。。。后续还有目录 my(2;IJ#{  
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