[产品]激光与物理光学-《GLAD典型案例手册》 [复制链接]

前言 drBWo|/  
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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。 H\Y.l,^  
Tt`|26/  
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。 2_x}wB0P  
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。 e=o<yf9>Q  
E&Pv:h,pV&  
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。 z[M LMf[c  
K,&)\r kzD  
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。 6Hi3h{  
不当之处，敬请指正！ L Bb&av  
1tDd4r?Y  
V9`VFO  
目录 C;0H _  
前言 2 KqP!={>"  
1、传输中的相位因子与古伊相移 3 WB'&W=  
2、带有反射壁的空心波导 7 9.m_3"s  
3、二元光学元件建模 14 Sqed*  
4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21 Pz,kSxe=  
5、大气像差与自适应光学 26 S)iv k x  
6、热晕效应 29 :UoZ`O~  
7、部分相干光模拟 34 94=Wy-  
8、谐振腔的优化设计 43 <ap%+(!I  
9、共焦非稳腔模拟仿真 47 :@y!5[88!  
10、非稳环形腔模拟 53 awB1ryrOF  
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58 `J|bGf#  
12、体全息模拟 63 Y/2@P
zA|  
13、利用全息图实现加密和解密 68 :7KcD\fCj  
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75 X~*1  
15、拉曼放大器 80 XpJT
/&4  
16、瞬态拉曼效应 90 {VE\}zKF  
17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97 1#qyD3K  
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104 %{!*)V\  
19、光学参量振荡器 109 x~j>Lvw L  
20、激光二极管泵浦的固体激光器 114 %E}f7GT4  
21、ZIG-ZAG放大器 122 )'?3%$EM  
22、多程放大器 133 T6=,A }t-  
23、调Q激光器 153 0UB)FK,9  
24、光纤耦合系统仿真 161 0j %s H  
25、相干增益模型 169 n2zJ'  
26、谐振腔往返传输内的采样 181 &W`."  
27、光纤激光器 191 V2Q2(yvdJ  
H5'/i;  
GLAD案例索引手册 x9bfH1  
F"FGPk  
目录 \HF|&@}hU  
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目   录 i dYrw&gn  
wHq*)7#h#  
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GLAD软件简介 1 ~OD}`  
Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2 g VX  
Ex1a: 基本输入 2 rz+)z:u  
Ex1b: RTF命令文件 3 &<2~7?$!  
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4 wa-#C,R\_#  
Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5 as=Z_a:0N  
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5 %ZF47P%6  
Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6 v^1_'PAXu  
Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6 LG0+A}E=C  
Ex3: 单位选择 7 X:+lD58  
Ex4: 变量、表达式和数值面 7 JnQ5r>!>3  
Ex5: 简单透镜与平面镜 7 ZjF5*A8l  
Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8 \=Rw/[lR  
Ex7:  mirror/global命令 8 L}5nq@Uu)  
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11 |l'BNuiU  
Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11 i}"Eu< P  
Ex8b: 离轴单抛物面 12 ;)].Dj9  
Ex8c: 椭圆反射镜 12 ZFpi'u.&  
Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12 }c|)i,bL  
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12 .Y|5i^i9{  
Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17 J:Lw
O  
Ex10: 宏、变量和udata命令 17 FC[8kq>Hk  
Ex11: 共焦非稳腔 17 o|u<tuUW  
Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18 ~iI4v#0  
Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18 = i9|lU"Va  
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19 mucKmb/  
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19 xo3bY6<n  
Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20 bwN>E+  
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20 7vO3+lT/Y;  
Ex13: 相位像差 20 t)o!OEnE  
Ex13a: 各种像差的显示 21 "=8= G  
Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23 uU_lC5A|  
Ex14: 光束拟合 23 6/
e+=W2  
Ex15: 拦光 24 ;U$Fz~rJ  
Ex16: 光阑与拦光 24 3"afrA  
Ex17: 拉曼增益器 25 s[6y|{&ze  
Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26 }\Kki  
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26 H{qQ8j)  
Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28 Y,0D+sO4  
Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29 )vWI{Q]r  
Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29 o&WKk5$  
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30 kD1[6cJ!=.  
Ex24: 大气像差与自适应光学 31 $}_a`~u  
Ex24a: 大气像差 32 f4{O~?=  
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32 p+6L qk<  
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32 6[wAX  
Ex25: 地对空激光通讯系统 32 gLp7<gx6  
Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34 X'[93 C|K  
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34 &IYSoA"Nz  
Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35 o}QtKf)W  
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35 w K)/m`{g  
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 oMdqg4HUF  
Ex28: 相位阵列 35 3jx5Lou)&  
Ex28a: 相位阵列 35 e:2e5gz  
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35 L{)*evBL  
Ex29: 带有风切变的大气像差 35 leY f
F  
Ex30: 近场和远场的散斑现象 36 JSKAlw  
Ex31: 热晕效应 36 xn1=@0 a  
Ex31a: 无热晕效应传输 37 {Ee[rAVGp  
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37 Mzfuthq=@  
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37 yex4A)n9"'  
Ex32: 相位共轭镜 37 iH&BhbRu_  
Ex33: 稳定腔 38 v>ygr8+C,  
Ex33a: 半共焦腔 38 iLhxcM2K  
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，理想透镜 39 slPLc  
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39 >U4hsr05  
Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39 UB5X2uBv  
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40 $K-od3h4=  
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40 qC|$0  
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41 0
{0A,;b  
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41 h4N%(?7  
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41 0J \hku\  
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42 w]-,X`  
Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42 hlIh(\JZ4s  
Ex33k: 拓展腔与伪反射 42 XH
X$Ur9  
Ex33l: 谐振腔耦合 43 T1Gy_
G/  
Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45 6|{$]<'  
Ex34: 单向稳定腔 45 ~]Md*F[4*e  
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47 I{rW+<)QGC  
Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51 Rq,ST:  
Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53 +0&SXhy%y  
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54 7E4Xvg
+c  
Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56 X.YMb .\<  
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56 Z#Q
)a;RA  
Ex36: 有限差分传播函数 57 /C: rr_4=  
Ex36a: FDP与软孔径 58 W'0(0;+G/j  
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
wfE%` 1  
Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58 cbHb!Lbg  
Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58 $d[ -feU  
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60 =5zx]N1r  
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61 (txr%Z0E  
Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61 <;T$?J9  
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61 rEWPVT  
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61 w =MZi=p  
Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62 
CHZjK(a  
Ex38: 剪切干涉仪 pt
cG:  
62 Gb?O-z%8*  
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62 UN,y/V  
Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64 zSU06Y  
Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64 BAQ;.N4  
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65 BUp,bJpO  
Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66 0lyCk}c  
Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66 [+j39d.Q  
Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66 o{QU?H5h  
Ex46: 光束整形滤波器 68 P@RUopu,i  
Ex47: 增益片的建模 68 9F*],#ng  
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70 HDTdOG)  
Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70 TAXl73j_CY  
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70 #_zd`s3k  
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70 JW`Kh*,~<  
Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70 I,0]> kx  
Ex48: 倍频 70 Aj22t   
Ex49: 单模的倍频 71 IdvBQ [Gj  
Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71 >Za66<:  
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71 Rlq6I?S+  
Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72 E\%'/3o
 
Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72 f%1Dn}6  
Ex52: 锥像差 72 c=-2c&=&  
Ex53: 厄米高斯函数 74 H=7zd|W  
Ex53a: 厄米高斯多项式 75 _`Abz2s  
Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75 $_.m<  
Ex54: 拉盖尔函数 75 ElEa*70~g  
Ex55: 远场中的散斑效应 75 gw1| ?C  
Ex56: F-P腔与相干光注入 75 h0N*hx   
Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76 .)wj{(>TJ  
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76 CwV1~@{-  
Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76 SwDUg
}M~  
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76 >QusXD"L>  
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76 ;-G!jWt6Zi  
Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76 7 -(LWH  
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76 OoFQ@zE7%  
Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77 <?TJ-  
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79 MI!JZI$z5  
Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79 Wv  
Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79 AlQ!Q)y<@  
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79 C+WHg-l  
Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79 Efb S*f5  
Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80 ;,z^!bD  
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80 IXSCYqoK  
Ex59c:  2f透镜，焦平面扫描 80 '(/ZJ88JP  
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80 =](c7HEQf  
Ex60a: 对散焦的简单优化 80 n},~2  
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81 =f)S=0UF  
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81 YLlw:jN  
Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81 ,{C(<1  
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81 PAe2hJ  
Ex61: 对加速模型评估的优化 82 ':7%@2Zo  
Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82 Y[Gw<1F_  
Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85 N_vVEIO9  
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85 6,Q{/  
Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85 n7vLw7  
Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85 X;5U@l  
Ex65: 非相干成像与光学传递函数（OTF） 85 (u]ajT  
Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86 k3m|I*_\L  
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87 `p&ko$i2  
Ex67a: 六边形透镜阵列 88 M} IRagm  
Ex67b: 矩形透镜阵列 88 O=1uF  
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88 ?l_>rSly5  
Ex67d: 矩形柱透镜 88 X$O,L[] 4  
Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88 uP/WRQ{rW>  
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88 @1#$  
Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88 /$hfd?L  
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88 %J`;  
Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88 ~6'6v8  
Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89 ~'WvIA (  
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89 KJa?TwnC  
Ex69: 速率方程与瞬态响应 89 1K'0ajl1A  
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89 DA oOs}D  
Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92 b`n+[UCPtn  
Ex69c: 速率方程与单步骤 92 Vgs( feGs  
Ex69d: 半导体增益 92 z[Kxy1,  
Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93 n=RAE^[
M  
Ex69f: 速率方程的数值举例 93 r^P}xGGK  
Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93 {6<7M  
Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93 NQ<~$+{  
Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93 -A9 !Y{Z  
Ex69j: 稳态速率方程的解 93 'uUp1+  
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93 @A6\v+ih  
Ex70: Udata命令的显示 93 _Z6/r^c  
Ex71: 纹影系统 94 )2oWoZvi9  
Ex72: 测试ABCD等价系统 94 }H{{@RU  
Ex73: 动态存储测试 95 +asJV1a  
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95 xIF z@9+k  
Ex75: 锥面镜 95 u+s#Fee I  
Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95 ',0~\V  
Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97 uLb- NxQ-  
Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97 lN+NhPF  
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98 QB@qzgEJ!,  
Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔 w2~(/RgO  
。。。。后续还有目录 i~z:Fe{  
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