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软件简介 Vb6K:ZnF ^KHLBSc: GLAD是由美国Applied Optics Research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。 ~@c-* 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。 mVf.sA8 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。 'Tf9z+0; 9 pKm*n& GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 3A0_C?E 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;(7)偏振效应分析。 2ChWe}f ~Yk"Hos 功能特性 xEoip?O?7F GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: p]f&mBO* 1.理论基础是衍射光学,通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象(含增益)的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来,实现对复杂系统的快速模拟。 [!+D<Y 2.提供多种激光器组件命令,如透镜(理想的和实际的),透镜阵列,反射镜,棱镜,自适应反射镜,双折射晶体,光栅,谱色散平滑元件,任意形状的光阑,光纤以及各种结构的波导等,可以快速建立激光器模型。 Lo3-X 3.准确模拟激光器谐振腔的特性,如输出的激光模式,输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数(如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数),可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 W7e4pR?w 4.提供多种诊断函数,通过调用这些函数可以计算任意光场的参数,如Strehl比,M2因子,光束的半高全宽,环围能量(可聚焦能力的一个重要的衡量参数),输出光束的像差特性(拟合出Zernike多项式的系数),波前的RMS值,光学传递函数(OTF),光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 jPwef##~7 5.在非线性特性方面的模拟具有非常显著的优势,是目前唯一能够涵盖几乎所有非线性特性的物理光学模拟软件。可以模拟的非线性过程包括:各种增益过程(包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半导体增益模型、三能级系统模型、速率方程模型),自聚焦过程,倍频过程,和频过程,四波混频过程,Raman放大过程,大气湍流引起的热晕过程。 EZAm)5:]A 6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 )mD\d|7f 7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 G.jQX'%4QG (KF7zP GLAD基本版的功能: LD.Ck6@ z-Hkz □ 整合环境设计区(IDE) _Xh=&(/8@ kyAs'R@z □ 简单或复杂激光束追迹 !LSs9_w }MZan" cfo □ 相干和非相干交互作用 2ij/N%l BR3mAF □ 非线性激光增益模型 *,jqE9:O
}u^:MI □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 g~R/3cm4 )
hdgz$cl □ 任意形状的光阑 @a;sV!S{ hmzair3X □ 近场-和远场-衍射传输分析 gHH&IzHF XARSGAuw □ 稳态和非稳态谐振腔模型 iPFL"v<#J (4ZLpsbJ □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 eiB(VOJ \9jpCNdJ □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 }:^X X0:FK 5rF /323z □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) "o==4?*L S-,kI □ 透镜和反射镜数组 fv|%Ocm BD4"pcr □ 变量数组,可达1024x1024 onh?/3l /'`6
;
uRN □ 方形数组和可分离的衍射理论 W9jNUZVXE# P%jkKE?B4 □ 多重,独立的激光束追迹传输 /C7s vH
vK'9{q|g □ 自动传输技术控制 |0DP}
`~ z (#Xca □ 薄片增益模型 }wG|%Y#+r VVN#
$ □ 全局坐标系统 hLn&5jYHvt hs,5LV)|y □ 任意的反射镜位置及方位设置 FLEg0/m0 JOgmF_(>Z □ 几何像差 a[JZ5D }{#7Z8 □ 大Fresnel数系统模拟 :7k`R62{ &08Tns" □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) ZK!4>OuH` q|/!0MU" □ 相位共轭(phase conjugation)
3:"AFV Q%$i@JH`m □ 极化模型 _we3jzMW _32/WQF6 □ 部分相干光模型 +E)e1:8 P69>gBZYD □ ABCD传输 6|i`@|# .8%vd □ 光纤光学和3-D波导 y!BB7cK6 +:b(%| □ 二元光学(binary optics)和光栅 0A@-9w=u {MA@A5 □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 @b8X%0B7 :Z]/Q/$ □ M-平方因子评价 0yKwH\S J1& A,Gb □ 相位修正的优化 $kM' XZ!cW=bqS □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) KgL<}=S %oMWcgsdJi GLAD Pro增加的功能: {W]bU{%. TIKEg10I □ 非线性光学: u;QH8LK 1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) <)=3XEcb 2.倍频 ,d3Q+9/ 3.自聚焦效应(self-focusing effects) hw7~i t.gq5Y.[ □ 激光过程: G!-7ic_4 1.速率方程增益模型(rate equation gain) aGdpecv 2.激光起振和Q-switching Ixyvn#ux) |2[S/8g! □ 优化: ;,()wH 1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) BJ_+z gf` 2.使用者自定义评价函数(merit function) Q|6Ls$'$ 3.任何的系统参数都能进行优化 {/th`#o4b dw'<" +zO □ 几何光学: +.XZK3 1.精密表面配合光线追迹 C+ZQB)gn 2.透镜组的定义和分析 8 /5sv +"TI_tK,S □ 大气效应: qr7 X-[& 1.Kolmogorov扰动 n.=e)* 2.热致离焦(thermal blooming) aslU`#" \Ac}R' 典型案例图示 8Pl+yiB/o` LuQ"E4;nY% 任意形状的光阑 0\8*S3,q uEc0/a :.
/8 e2dw:
\ 6~:W(E} S形光纤波导 =$&7IQ? fho=<|-
H={O13 7yc9`j}] 空间光耦合进入光纤 Ec7{BhH) c+}!yH$
u=_bM2;~Z #i}# jMT 二元光学元件 6\NX
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P:NnKgK 8MYLXW6 剪切干涉仪 )*psDjZ7* 3I(dC|d
l044c,AW( RT8_@8 大气热晕 se^NQ= ]%cHm4#m3
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yMt# 谐振腔分析 j?d;xj |o; j0
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