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软件简介 ,8^QV3 1?}5.*j< 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。 PA_54a9/< 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。 G&2`c\u{ 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。 oYn|>`+6:y AYnk.H-v 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。 h~R= ?%H[ 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。 0V_dg |. *t3uj 功能特性 8M&q GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: v62M8r,Y 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。 -{ M(1vV(= 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。 _)U[c;^6 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。 fCa*#ME 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。 V+'C71-P 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。 y/(60H,{{ 6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 /+g9C([' 7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 oFC]L1HN& |k ]{WCD] GLAD基本版的功能: Svun
RUE-f HJ]9e □ 整合环境设计区(IDE) 44p?x8(z* [W#M(`}D □ 简单或复杂激光束追迹 }mx>3G{d 2:4:Q[{A □ 相干和非相干交互作用 b|'{f? oZCjci- □ 非线性激光增益模型 M8p6f)l3 6myF!
H= □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 dbG5Cf#K\ Uxl7O4J@H □ 任意形状的光阑 ZFH; #i1z&b#@ □ 近场-和远场-衍射传输分析 Y:-O/X X]T&kdQ6q □ 稳态和非稳态谐振腔模型 N" =$S|Gs r]<?,xx[ □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 ]XS[\qo 2C59fXfd □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 !x@3U^${ L $ki>._i\ □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) KW 78J~u+ ' ] $mt □ 透镜和反射镜数组 pX LXkF? |[B JZ □ 变量数组,可达1024x1024 snm1EPj #P)(/>nF □ 方形数组和可分离的衍射理论 RAUD8Z G%#M17 □ 多重,独立的激光束追迹传输 D]StDOmM VTIRkC
wl@ □ 自动传输技术控制 :5,
k64'D !0DOj[" □ 薄片增益模型 hqwDlapTt N6thbH@ □ 全局坐标系统 sb"h:i>O4 X7Z=@d( □ 任意的反射镜位置及方位设置 WTX!)H6Zv RJ0:O □ 几何像差 xwjiNJ Gj g* DBW, □ 大Fresnel数系统模拟 4ynGXJmMlR ..a@9#D □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) t*dd/a $s,Az_bs □ 相位共轭(phase conjugation) f C_H0h3 c)B
<d# □ 极化模型 mVVL[z2+ \F5d
p □ 部分相干光模型 ;/s##7qf <R.Ipyt. □ ABCD传输 'eDV-cB \s^4f# □ 光纤光学和3-D波导 <S@XK% -hpC8YS □ 二元光学(binary optics)和光栅 =?oYEO7 %XiF7<A& □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 m$!Ex}2 8Luw<Q □ M-平方因子评价 sRaTRL2 [\,Jy8t)\ □ 相位修正的优化 6~.{~+Bd d6vls7J/4 □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) ?f&O4H 8L _]_ GLAD Pro增加的功能: .z}*!
SsfHp □ 非线性光学: )7;E,m<:tO 1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) n1r'Y;G 2.倍频 ,f)#&}x*2+ 3.自聚焦效应(self-focusing effects) 0*F<tg,+] /j$`Cq3I □ 激光过程: ujan2'YT 1.速率方程增益模型(rate equation gain)
q:vc;y 2.激光起振和Q-switching !v68`l15 Gm.2!F=R4A □ 优化: :=e"D;5 1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) Z,JoxK2"
2.使用者自定义评价函数(merit function) ]aI 3.任何的系统参数都能进行优化 klxNGxWAX #Zj3SfU~` □ 几何光学: -&QTy 1.精密表面配合光线追迹 :>3/*"vx?G 2.透镜组的定义和分析 Xcw6mpLt mT&?DZ9< □ 大气效应: 7 DW_G 1.Kolmogorov扰动 ?my2dd,| 2.热致离焦(thermal blooming) C|-QU `g^b Qx 典型案例图示 Pt\GVWi_t [I2vg<my 任意形状的光阑 s]'EIw}mo FfpP<(4 Qa@]
sWcM R>y/Y<5= S形光纤波导 3fd?xhWbN RZbiiMC> "pTU&He qj1Fj 空间光耦合进入光纤 v0u, :eZ4 ]%ey rbU Y0xn}:%K Jm[_X 二元光学元件 mJ JF K %.>o ~U+W4%f8 q:<vl^<j 剪切干涉仪 !~fy".|x 0@/C5 v +~\ 1g^h k<QZ_*x}G 大气热晕 vu|-}v?: 0T.kwZ8 W,bu=2K6 TxvvCV^
谐振腔分析 @r3,|tkrz .kp3<. tf4clzSTa $8WeWmY 模式竞争 M@<r8M]G DsCbMs=Y \W+Hzf]
W# G0b##-.'^ 调Q激光器输出特性 3='Kii=LA K8 Hj)$E61 EFzPt?l {Y1&GO; a3c43!J?M -7(,*1Tk "w{$d&+?ag QQ:2987619807 X6so)1jJ
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