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    [分享]GLAD—激光系统和物理光学仿真软件 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-07-16
    软件简介 8Mbeg ,P  
    l]]l  
    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。 .E@|D6$D  
    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。 3bNIZ#`|MB  
    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。 .WQ+AE8Q  
    /CIh2 ]#e  
    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。 $8crN$ye  
    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。 aceZ3U>W  
    ILic.@st  
    功能特性
    Y+3!f#exm  
    GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: >~\89E 02  
    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。 F]I=+T   
    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。 ^xZ e2@  
    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。 3.)b4T  
    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。 nJbbzQ,e  
    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。 l)-Mq@V  
    6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 ]0r|_)s  
    7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 YQ0)5}  
    W8g' lqc|  
    GLAD基本版的功能 S{K0.<,E  
    Mzd[fR5a8  
    □ 整合环境设计区(IDE) 2:LHy[{5  
    v~/~ @jv  
    □ 简单或复杂激光束追迹 Cb:gH}j  
    T,_(?YJW  
    □ 相干和非相干交互作用 hwqbi "o  
    > MG>=A  
    □ 非线性激光增益模型 tW;:-  
    **>/}.%?K  
    □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 #pHs@uvO  
    D.%B$Y;G  
    □ 任意形状的光阑 |/ }\6L]  
    RL[E X5U  
    □ 近场-和远场-衍射传输分析 F6hmku>\1  
    n$(p-po  
    □ 稳态和非稳态谐振腔模型 _3Cn{{ A0  
    |~<N -~.C  
    □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 AddeaB5<  
    *XWq?hi  
    □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 wLV~F[:  
    7'N S9|  
    □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) :|1.seLQ  
    <:|3rfm#  
    □ 透镜和反射镜数组 QjPj[c  
    jw ,izxia  
    □ 变量数组,可达1024x1024 3CE[(   
    N:"C+ a(  
    □ 方形数组和可分离的衍射理论  oK 9'  
    [4J6 iF  
    □ 多重,独立的激光束追迹传输 bY~@}gC**@  
    ,DnYtIERo  
    □ 自动传输技术控制 8p1ziz`4>$  
    nIfCF,6,  
    □ 薄片增益模型 ,LOQDIyn  
    GYB+RU}],  
    □ 全局坐标系统 m?[5J)eR  
    {I{:GcS  
    □ 任意的反射镜位置及方位设置 V84*0&qOW  
    #hw/^AaD-  
    □ 几何像差 i.1U|Pi  
    pe&UQ C^  
    □ 大Fresnel数系统模拟 Bf4%G,o5  
    A 699FQ  
    □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) o0z67(N&g  
    q1k{  
    □ 相位共轭(phase conjugation) 0F;,O3Q  
    La[K!u\B  
    □ 极化模型 $A<ESfrs  
    PKq-@F%X  
    □ 部分相干光模型 Dmdy=&G  
    'b"TH^\  
    □ ABCD传输 %"A_!<n@*`  
    1MA@JA:T  
    □ 光纤光学和3-D波导 H' J|U|  
    o'%e I  
    □ 二元光学(binary optics)和光栅 7k=fZ$+O  
    Z$KV&.=+  
    □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 s* j fMY  
    =fyyqb 4  
    □ M-平方因子评价 `^U&#K  
    hh.Q\qhubB  
    □ 相位修正的优化 ZYtiMBJ  
    gY9\o#)<  
    □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) ?q91:H   
    %kU'hzLg  
    GLAD Pro增加的功能 v@u<Ww;=@  
    (xyS7q]m  
    □ 非线性光学: keqcV23k  
    1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) %c6E-4b  
    2.倍频 0-2"FdeQU  
    3.自聚焦效应(self-focusing effects) </E>tMW  
    fUcLfnr  
    □ 激光过程: =K$,E4*  
    1.速率方程增益模型(rate equation gain) E,*&BDW  
    2.激光起振和Q-switching =ak7ld A=2  
    [>w%CY<Fd  
    □ 优化: z \?UGxu}  
    1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) E20 :uZ7\  
    2.使用者自定义评价函数(merit function) !0fI"3P@r  
    3.任何的系统参数都能进行优化 KAb(NZK  
    0rzVy/Z(  
    □ 几何光学: yBn_Kd  
    1.精密表面配合光线追迹 R,Ml&4pZ}  
    2.透镜组的定义和分析 3q &k  
    d# T?Q_3b  
    □ 大气效应: D[>W{g $  
    1.Kolmogorov扰动 4#Eul  
    2.热致离焦(thermal blooming) MD'>jO;n  
    6[==BbZ  
    典型案例图示 9 qH[o?]  
    FDLd&4Ex  
    任意形状的光阑 A4_>LO_qL  
    \f"?Tv-C'  
    SFO&=P:U  
    _+zVpZ  
    S形光纤波导 (fXq<GXAn/  
    a c6*v49  
    fS./y=j(X  
    #%cR%Z  
    空间光耦合进入光纤 6ojo##j  
    6q%ed UED  
    Fp:3#Bh  
    #?m{YT{P  
    二元光学元件 0>Fqx{!heq  
    sx-F8:Qa  
    BLW]|p|1:  
    .Z5[_'T  
    剪切干涉仪 },6*Y*?{  
    37K U~9-A  
    v*L '{3f  
    pF='jj51  
    大气热晕 _$(GRNRYK  
    =>YvA>izE  
    .&(8(C  
     ^Fp=y,D  
    谐振腔分析 cQ,9Rnfl,  
    (C~dkR?  
    lJj&kVHb  
    1NGyaI  
    模式竞争 -kc(u1!  
    tw86:kYEz  
    6UI>GQ  
    LR\zy8y]  
    调Q激光器输出特性 ;fx1!:;.  
    f+^c@0que  
    lA4hm4"i(,  
    x3;jWg~'  
    x@ 6\Ob  
    #Gp M22d'(  
    gA:[3J,[;  
    QQ:2987619807 2+&R" #I  
     
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