[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 ,XP@ pi  
7dx4~dF  
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。 3~8AcX@  
`}n0=E  
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。 Ut=0~x.=<  
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。 2f /bEpi  
$o::PDQ?  
GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟。 ,P1G?,y  
{)GQV`y  
为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能，熟悉GLAD的使用，本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读，希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。 [/n'@cjNZ  
不当之处，敬请指正！ ]n/jJ_[  
&<OMGGQ[h  
PK9Qm'W b  
目录 4v i B=>  
前言 2 p@`4 Qz  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 !FO:^P  
2、带有反射壁的空心波导 7 1W4H-/Re  
3、二元光学元件建模 14 l$qmn$Uc  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 aw;{<?*  
5、大气像差与自适应光学 26 &s_}u%iC  
6、热晕效应 29 ~n)]dFy  
7、部分相干光模拟 34 a:wJ/ p  
8、谐振腔的优化设计 43 VdYOm  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 jR}*bIzv  
10、非稳环形腔模拟 53 i$2MjFC-  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 X@G[=Rs  
12、体全息模拟 63 0!)U *+j,  
13、利用全息图实现加密和解密 68 puk4D  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 c lq <$-  
15、拉曼放大器 80 __Vg/C!W  
16、瞬态拉曼效应 90 ~p0e=u  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 t/
_\U=i$  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 +lW+H12  
19、光学参量振荡器 109 hlt9x.e.A  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 s"gKonwI2  
21、ZIG-ZAG放大器 122 9Vh_XBgP  
22、多程放大器 133 $XtV8  
23、调Q激光器 153 1/F<T  
24、光纤耦合系统仿真 161 MX%|hIOpr  
25、相干增益模型 169 9iiU,}M`j  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 q oKQEG2  
27、光纤激光器 191 3ytx"=B%  
99=[>Ck)G  
GLAD案例索引手册 K7YT0cG  
aA!@;rR<yU  
目录 C8O7i[uc  
gogl[gHO  
目   录 i |YMzp8Da(  
gt(X!iN]  
N GX-'w  
GLAD软件简介 1 =Td#2V;0  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 w;g)Iy6x  
Ex1a: 基本输入 2 pRb+'v&_k  
Ex1b: RTF命令文件 3 $u(M 4(}  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 y?rK5Yos  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 Mr@<ZTw  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 G*kXWEx  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 pb$ An<
P  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 E0WrpGZ  
Ex3: 单位选择 7 bUEt0wRR  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 |^>L`6uo  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 @Wlwt+;fT  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 yAZ.L/jyr  
Ex7:  mirror/global命令 8 
Z)b)v  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 0DW'(#`  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 @p?b"?QaB  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 !]UU;8h~  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 h[M6.  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 mUe@Dud  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 Hj-<{#,  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 N69eIdl  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 !kjr>
:)x  
Ex11: 共焦非稳腔 17 oqQ?2k<@  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 PAO[Og,-  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 h|Teh-@A5  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 .T N`p*  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 fS'k;r*r  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 7J</7\  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 V8|q"UX  
Ex13: 相位像差 20 6kmZ!9w0|  
Ex13a: 各种像差的显示 21 v\r7.l:hf  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 UH.}B3H  
Ex14: 光束拟合 23 ~ L i%  
Ex15: 拦光 24 9cx!N,R t  
Ex16: 光阑与拦光 24 W6!4Qyn  
Ex17: 拉曼增益器 25 r5fz6"  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 \M1M2(@pDJ  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 {O3oUE+  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 d"e%tsj  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 _g/TH-;^  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 iMY0xf8l  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 %o
_0M^3W  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 Ke;X3j ]`  
Ex24a: 大气像差 32 MSm`4lw  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 ~*Sbn~U  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 ytcG6WN3  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 9^[5!SMzCj  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 JCU3\39}  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 e*'|iuDrY  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 J=Y( *D7Q  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 fuIv,lDA  
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 e8ig[:B>+  
Ex28: 相位阵列 35 q4#f *]  
Ex28a: 相位阵列 35 f 7QUZb\  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 p'w"V6k('~  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 Lb3K};SIV  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 Xxsnpb>  
Ex31: 热晕效应 36 )su
<Ji*  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 ?}lpo; $  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 ^Hhw(@`qf  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 %
(7wZ0Z  
Ex32: 相位共轭镜 37 Hr8$1I$=  
Ex33: 稳定腔 38 .8uwg@yD  
Ex33a: 半共焦腔 38 i4n%EDQ  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 q MT.7n:  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 [E :`jY  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 K1wN9D{t'  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 FsPDWy&x  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 1j)!d$8  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 QGCdeE$K  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 J7xT6Q=  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 >7Sl( UY-  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 BQJ`vIa  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 EwBN+v;)  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 "VVR#H}{  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 _=^hnv  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 5`{;hFl  
Ex34: 单向稳定腔 45 2;(iTPz +  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 !7a^8   
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 'LLQ[JJ=O  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 cZX&itVc:  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 P+%)0*W  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 Z6/~2S@  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 dK(%u9v  
Ex36: 有限差分传播函数 57 `6/Y
f@b  
Ex36a: FDP与软孔径 58 +(P43XO08  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58 /B
?SaKh  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 3L%r_N*a  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 T_9ZI|Jx  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 ?m r@B
 
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 '<W,-i  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 RDZh>K PG  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 n; '~"AG)  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 r-Xe<|w  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 [ *a>{sO[  
Ex38: 剪切干涉仪 ^?.:}  
62 Jz3<yQ-  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 e]B<\i\T  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 2?7hUaHX  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 e2o9)=y  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 Oi&w_ Z0  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 A_*Lo6uII  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 ~U*N'>'=)  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 oYm{I ~"  
Ex46: 光束整形滤波器 68 V5@[7ncVf  
Ex47: 增益片的建模 68 e%0#"6}  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 l )V43  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 +PXfr~ 4  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 `xAJy5  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 h
\cK  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 #2'&=?J1r  
Ex48: 倍频 70 w[vIPlSdS  
Ex49: 单模的倍频 71 *>*/|  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 WuZn|j'  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 @
`*YZq>p  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 Y'H/ $M N  
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 ^^Q32XC
,  
Ex52: 锥像差 72 `*9FKs  
Ex53: 厄米高斯函数 74 v%~ViOgL\  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 |oi49:NXn  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 Q/`o6xv  
Ex54: 拉盖尔函数 75 Y+yvv{01  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 <=2*UD |  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 19{?w6G<k  
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 G:ngio]G0  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 ea}KxLC`,  
Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 ZUI9[A?  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 e[&3K<  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 ~e~Mx=FT0  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 A8/4:>Is  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 959jp85  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 P2RL\`<"  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 mBkQ 8e  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 }'
v?Qq  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 7TY"{?~O5  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 :>ST)Y@]w  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 &L`p4AZ  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 x&b-Na3Xi  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 !)3Su=*R  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80  #X_M  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 7+r5?h|  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 / hdl  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 '
*C)S  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 D5vtZu!"  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 CPM6T$_qE  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 <$6E r  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 G"sc;nT  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 dg8
\(G  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 'E8Qi'g  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 <q=B(J'  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 r:Cid*~m  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 %d\+(:uu/  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 *heQ@ww  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 tV4aUve  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 e2ZUl` {g  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 ,OAWGFKOp  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88  Jl,x~d  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 F4gc_>{|  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 k5 l~  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 >maz t=,
 
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 o-Arfc3Q  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 x"De 9SB  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 .1lc'gu5y  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 #TF  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 E zUjt)wF  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 $>m<+nai'  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 J/2pS  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 Rx2|VD  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 {Vu:yh\<  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 niBpbsO  
Ex69d: 半导体增益 92 `d#_66TLr  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 "// 8^e%Xo  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 j`lK}  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 #oY7v,x\  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 .JjuY'-Q  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 ?!Gt. fb  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 ![jP)WgF  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 H>9$L~  
Ex70: Udata命令的显示 93 b7mP~]V  
Ex71: 纹影系统 94 3|3lUU\I  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 an~Kc!Oki  
Ex73: 动态存储测试 95 +R$KEGu~0Y  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 0[Aa2H*  
Ex75: 锥面镜 95 iOxygs#p  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 *%sYajmD  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 H;E{Fnarv  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 yRDLg c  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 u1<kdTxA N  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 VUy 1?n  
。。。。后续还有目录 cKAl 0_[f"  
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