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软件简介 GVK c4HGt o0}kRL 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。 FD[o94`% 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。 KKcajN 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。 \0,8?S Hq;*T3E 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。 &rbkw<=j 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。 :6[G;F7s !+V."*]l 功能特性 zc.r&(d GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势:
#Y%(CI 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。 F6Ne?[b 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。 h2P&<gg qX 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。 P|tNmv[; 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。 i[4t`v'Dk 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。 Memb`3 6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 HrS-o= 7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 C-sFTf7 >Hwf/Gf[ GLAD基本版的功能: &\iMIJ- ,~G:>q$ad □ 整合环境设计区(IDE) Hg04pZupN 8JojKH □ 简单或复杂激光束追迹 044Q>Qz, @*&`1 □ 相干和非相干交互作用 #9rCF 3P ys- w0H □ 非线性激光增益模型 7TB&Q*Zf f7?u`"C □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 SNrX(V::z P%y9fU2[ □ 任意形状的光阑 q"-+`;^7(- E^C [G)7n □ 近场-和远场-衍射传输分析 UWW'[gEP1 -?L3"rxAP □ 稳态和非稳态谐振腔模型 R@
MXwP sB=s .`9 □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 /}Ct2w&<k
MZ%S3' □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 zEk/#& l<UA0*t □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) P/[}$(&: BmFtRbR □ 透镜和反射镜数组 <Q@{6 r"W<1Hu □ 变量数组,可达1024x1024 7e:7RAX YDaGr6y4i □ 方形数组和可分离的衍射理论 :a*F>S! ow7*HN* □ 多重,独立的激光束追迹传输 50^CILKo7 7,3 g{8 □ 自动传输技术控制 hY/i)T{ }w5`Oig[ □ 薄片增益模型 yPks,7U kf1 ( □ 全局坐标系统 F-<c.0;6 BWLeitS/ □ 任意的反射镜位置及方位设置 ]D@y""{--s ZW ZKy JQ □ 几何像差 -c
p)aH) 1i
7p' □ 大Fresnel数系统模拟 q]DE\*@ 2$O6%0 □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) l<p6zD$l ) %bY2
pk □ 相位共轭(phase conjugation) QuBaG< /'L/O;H20 □ 极化模型 zJTSg V/t- □ 部分相干光模型 TB#oauJm, NBO&VYs| □ ABCD传输 *W<|5<<u@ yG:Pg MrB □ 光纤光学和3-D波导 V3[>^ZCA Zrp9`~_g<! □ 二元光学(binary optics)和光栅 3M[5_OK {3G2-$yb □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 Wa'm]J RQW<Sp~ □ M-平方因子评价 k2DBm q; G;;iGN □ 相位修正的优化 F17nWvF J-Wphc!m □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) }tPI#[cfK gro@+^DmT GLAD Pro增加的功能: YCu9dBeVS h9j/mUwV □ 非线性光学: |^t8ct?x~ 1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) -MItZ 2.倍频 BZRC0^-C@ 3.自聚焦效应(self-focusing effects) vDVE#Nm_ `YPNVm<3) □ 激光过程: J@Qw6J 1.速率方程增益模型(rate equation gain) 'fIirGOl 2.激光起振和Q-switching ?iaD;:'qE j~`rc2n% □ 优化: \bumB<w(] 1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) ~
H $q 2.使用者自定义评价函数(merit function) Pt8 U0)i) 3.任何的系统参数都能进行优化 7V KTI:5y hFr?84sAd □ 几何光学: roE*8:Y 1.精密表面配合光线追迹 e"6!0Py#* 2.透镜组的定义和分析 qy: wE J?Y8 □ 大气效应: s9b 6l,Z 1.Kolmogorov扰动 (f?&zQ!+ 2.热致离焦(thermal blooming) R{A$hnhW6 MYF6tZ* 典型案例图示 yXL]uh#b tS&rR0<OW 任意形状的光阑 Vq1ve;(8s e$y VV#
gTwxmp., ,MdK "Qa> S形光纤波导 ^PI8Bvs>j l]v>PIh~N
,1&</R_ >6"u{Qmr 空间光耦合进入光纤 *WpDavovyB A?/(W_Gt^M
pt+[BF 6P a5# B&|#q 二元光学元件 0N19R 5NN8 l:H}Y3_I
h$~\to$C dSm; e_s 剪切干涉仪 c;pv< lX' Gw)>i45:
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f m6oaO9"K 大气热晕 p!xCNZ(m m'P,:S)=
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dr iw\ 谐振腔分析 yxz"9PE/P 8RJ^e[?o(
'lD"{^ 0xQ="aXE 模式竞争 _]# ^2S Uc?#E $X
~E tW B }L.&@P< 调Q激光器输出特性 kKP< |