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软件简介 1N{ >00 Y(ClG*6 ++ 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。 Nv=% R 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。 $RHw6*COG 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(OKE7 _g D9oK 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。 ycEp,V;[Z 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。 h CV(O2jL sebuuL.l0< 功能特性 B[f:T% GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: *13-)yfd
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。 ^L\w"`,~ 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。 ;Yg/y 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。 O`PQ4Q*F 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。 j~cG#t] 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。 @00&J~D 6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 us<dw@P7{ 7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 46|LIc
} X*bOE} GLAD基本版的功能: $%ztP
Ta !HW?/-\,O □ 整合环境设计区(IDE) e;"%h%' Iu;VFa □ 简单或复杂激光束追迹 g( S4i%\ $z5C+K@ □ 相干和非相干交互作用 mVK^gJ3 r-[YJzf@P □ 非线性激光增益模型 o_ixdnc &s\/Uq □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 YPw=iF] z}*L*Sk □ 任意形状的光阑 Qi9M4Yv k4^!"~<+0 □ 近场-和远场-衍射传输分析 ? fM_Y :0o]#7 □ 稳态和非稳态谐振腔模型 / >7G =#%Vs>G □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 92*"3) fCv.$5 □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 !Pd) E-?JHJloU □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations)
H^$7= >k~3W> D □ 透镜和反射镜数组 %kQ[zd^ A{DE7gp! □ 变量数组,可达1024x1024 =}F$r5] "T>;wyGW □ 方形数组和可分离的衍射理论 WOYN%
0# 9;
aOUs:< □ 多重,独立的激光束追迹传输 <*ME&cgh4 1{h,LR □ 自动传输技术控制 Cv]$w(k bHzH0v]: □ 薄片增益模型 -8t&&fIA dQNW1-s □ 全局坐标系统 0j' Xi_uM )hfI,9I~ □ 任意的反射镜位置及方位设置 sz4;hSTy l?x'R("{ □ 几何像差 l<s6Uu" okbW. ~ □ 大Fresnel数系统模拟 %
+M,FgW <bh!wf6; □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) g6.Tx]?b$ .wQM_RZJ □ 相位共轭(phase conjugation) Dq*O8*#* n55s7wzM □ 极化模型 Q\2~^w1V qtS+01o □ 部分相干光模型 K|rGJ a0&R! E; □ ABCD传输 l -6W]\v Z L:UPS&) □ 光纤光学和3-D波导 iE"+-z\U nh/%0=S □ 二元光学(binary optics)和光栅 Sfffm$H "J%dI9tM{ □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 OH` |aqN R!RgQwEak □ M-平方因子评价 wf,w%n #pWeMt' □ 相位修正的优化 JP6+h>ft KU87WpjX □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) 1u_< 1X3 OZ Hfd7K4A GLAD Pro增加的功能: [d6TwKv ?.69nN □ 非线性光学: OUtMel_ 1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) RjGJfN{ 2.倍频 }r;#|=HR 3.自聚焦效应(self-focusing effects) w(!COu GFYHt!&[\ □ 激光过程: x:`"tJa 1.速率方程增益模型(rate equation gain) K,f-
w2! 2.激光起振和Q-switching H>|*D~RdT l1"* □ 优化: [?VkwFD0 1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) QlH,-]N$L 2.使用者自定义评价函数(merit function) xdrs!GV: 3.任何的系统参数都能进行优化 bA(-7l? G`FY[^: □ 几何光学: f9?f!k 1.精密表面配合光线追迹 k\}\>&Zqu 2.透镜组的定义和分析 :<R"Kk@ 7;Vq r$9) □ 大气效应: $5J~4B"%3 1.Kolmogorov扰动 !2]'S=Y 2.热致离焦(thermal blooming) 5>S)+p
Aiqn6BX{ 典型案例图示 7H_*1_%ZQ unAu8k^ 任意形状的光阑 }/.GB5Ej w8(z\G_0
g I@I.=y qnTW?c9Z5 S形光纤波导 3mLtnRX[m ,];QzENw
,g{Ob{qT #0 eop>O 空间光耦合进入光纤 U$=#yg2
: ^;.&=3N,+
V-w{~ =4:]V\o):' 二元光学元件 ,O1/|Y L IRdWGQ4
6w4}4i e>!=)6[* 剪切干涉仪 E}8wnrxf L3'$"L.|u
i6$q1* W&;,7T8@ 大气热晕 G^qt@,n$; Ql{:H5
,!oR"b! I|vfxf 谐振腔分析 }BJR/r N2$uw@s
@$!rgLyL[ /=S\v<z 模式竞争 3u~V&jl
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#Mrc!pT]xy 4~J g\@ 调Q激光器输出特性 USJk
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