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软件简介 EP'I xJ rKH 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。 <|=^[' vi 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。 "3;b,<0 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。 9aoGptgN 59MpHkr 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。 w,x'FZD 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。 <=Z`]8 SJ8CBxA 功能特性 ExxD
w_VGT GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: nj4G8/U-q 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。 zL@FN sYVM 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。 M5Q7izM 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。 ;RzbPlkl 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。 dWi:V7t+ 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。 b haYbiX? 6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 TbQ5 7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 *l.tsICmbP *=b36M GLAD基本版的功能: NpAZuISD! L ]Y6/Q □ 整合环境设计区(IDE) SL$ bV2T CzfGb4 □ 简单或复杂激光束追迹 *Sw1b7l vPce6 Cl* □ 相干和非相干交互作用 _O;2.M%@ c( 8>|^M □ 非线性激光增益模型 :~wU/dEEiz EQ%,IK/ □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 lS96sjJp@ |kc#=b@l □ 任意形状的光阑 5Z_ 7Sc (N^tg8 Z< □ 近场-和远场-衍射传输分析 ~cH3RFV ,SG-{ □ 稳态和非稳态谐振腔模型 Vo`,|3^ J e"~/+ □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 U'p-Ko# Ql]+,^kA@ □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 Ba#wW
E ,)35Vi;. □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) $I|6v sLze/D_M* □ 透镜和反射镜数组 rWULv | IB4-p □ 变量数组,可达1024x1024 [Ol~}@gV {?RVw`g&f □ 方形数组和可分离的衍射理论 jt`\n1q) U["-`:>jfp □ 多重,独立的激光束追迹传输 nh]}KFO h T*{nf □ 自动传输技术控制 b]6@
O8 $_f"NE} □ 薄片增益模型 >_|$7m.?n[ @/W~lJ!e □ 全局坐标系统 ;!(GwgllD GV0-"9uwX~ □ 任意的反射镜位置及方位设置 2+=:pc^ g T{WH67u □ 几何像差 !g7lJ\B {'a|$u+ □ 大Fresnel数系统模拟 uD4j.% qAW?\*n5N □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) &>A<{J@VL ]x5+v0 □ 相位共轭(phase conjugation) M2!2J oM(8'{S= □ 极化模型 *ry}T= YhQ%S} □ 部分相干光模型 CmxQb,Ul s v2jpao<K □ ABCD传输 N4)ZPLV @hwe □ 光纤光学和3-D波导 W9!K~g_ :5[1Iepdn □ 二元光学(binary optics)和光栅 D"M[}$P -?p4"[ □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 <O0.q. UvF5u(o □ M-平方因子评价 >
JV$EY, (v}4,'dS □ 相位修正的优化 8Z!Mad &4{!5r □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) *f o> UY(\T8 GLAD Pro增加的功能: 7yQw$zG,Iz Hu$y8_Udw □ 非线性光学: B!1h"K5.($ 1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) tID=I0D 2.倍频 M(?0c}z 3.自聚焦效应(self-focusing effects) Mp?L9 <,*3Av □ 激光过程: w:+&i|H >
1.速率方程增益模型(rate equation gain) L6./5`bs 2.激光起振和Q-switching =Q*x=}NH 3X%h?DC □ 优化: C}qHvwFm 1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) VWK%6Ye0 2.使用者自定义评价函数(merit function) ^[6el_mj 3.任何的系统参数都能进行优化 G|YNShK4=9 nJ}@9v F/ □ 几何光学: =O3)tm; 1.精密表面配合光线追迹 R PdFLC/ 2.透镜组的定义和分析 e}+Zj'5 Wv||9[Rd □ 大气效应: VWc)AfKe 1.Kolmogorov扰动 s:3b. *t< 2.热致离焦(thermal blooming) mKsJ[)#. :DrF)1C 典型案例图示 F*T$n"^ _2TL>1KZt 任意形状的光阑 erhez wC?$P
qrf90F) 6Ey@)p..E S形光纤波导 G@txX
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03c8VKp'p Lg~ll$
U 空间光耦合进入光纤 ~ dk9 7Z8 qOy0QZ#0
/0o#V-E) Y,Lx6kU 二元光学元件 L2=:Nac &?$mS'P
z'7XGO'Lo JvK]EwR
; 剪切干涉仪 q~^!Ck+#* FGzKx9I9
s(KSN/ ^HxIy;EQ<z 大气热晕 ^GlzKl
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SsPZva *%Fu/ 谐振腔分析 Sy']fGvx Nv^byWqu
je5[.VT M ^qzH(~g{M 模式竞争 K?Sy?Kz ,Ha <lU2K
}'*6 A +w-J;GLSy 调Q激光器输出特性 h-kmZ<p|^ `2hg?(ul
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