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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 正序阅读 楼主  发表于: 2021-07-16
    软件简介 4Nb&(p  
    g!QX#_~Il  
    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。 8QJ^@|7  
    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。 }s@ i  
    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。 iBqxz:PHN(  
    bjL8Wpk  
    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。 n_ 3g  
    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。 S17iYjy#8T  
    Th'B5:`  
    功能特性
    $D][_I  
    GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: q PveG1+25  
    1.理论基础是衍射光学,通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象(含增益)的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来,实现对复杂系统的快速模拟。 qUS y0SQ/l  
    2.提供多种激光器组件命令,如透镜(理想的和实际的),透镜阵列,反射镜,棱镜,自适应反射镜,双折射晶体,光栅,谱色散平滑元件,任意形状的光阑,光纤以及各种结构的波导等,可以快速建立激光器模型。 yQ [n7du  
    3.准确模拟激光器谐振腔的特性,如输出的激光模式,输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数(如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数),可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。  T)Uhp  
    4.提供多种诊断函数,通过调用这些函数可以计算任意光场的参数,如Strehl比,M2因子,光束的半高全宽,环围能量(可聚焦能力的一个重要的衡量参数),输出光束的像差特性(拟合出Zernike多项式的系数),波前的RMS值,光学传递函数(OTF),光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 _c z$w5`  
    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。 G7qB   
    6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 6L/`  
    7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 S5+W<Qs  
    FQlYCb  
    GLAD基本版的功能 >;sz(F3)  
    C j4ED  
    □ 整合环境设计区(IDE) ZZ? KD\S5  
    \yE*nZ  
    □ 简单或复杂激光束追迹  LBIsj}e  
    r\j*?m ]  
    □ 相干和非相干交互作用 -d*zgP  
    %ij,xN  
    □ 非线性激光增益模型 {W' 9k  
    i-YSt5iq  
    □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 *[|a $W  
    _SQQS67fu"  
    □ 任意形状的光阑 ` it<\r[=  
    Hob n{E  
    □ 近场-和远场-衍射传输分析 d69synEw>k  
    Zl\$9Q_  
    □ 稳态和非稳态谐振腔模型 ?*/1J~<(@  
    nB9(y4  
    □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 SZVAf|]Yg  
    L; o$vI~U,  
    □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 -+HD5Hc  
    lJJ`aYDp  
    □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) xt zjFfq  
    VkD}gJY  
    □ 透镜和反射镜数组 x4N*P  
    K} ) w  
    □ 变量数组,可达1024x1024 Zsto8wuf#  
    ^Z>Nbzr{  
    □ 方形数组和可分离的衍射理论 <HfmNhI85(  
    U3^3nL-M9  
    □ 多重,独立的激光束追迹传输 8#ZF<B Y  
    h|{DIG3  
    □ 自动传输技术控制 \Gm\sy  
    .jv#<"DW  
    □ 薄片增益模型 ec&K}+p@  
    d "%6S*dL  
    □ 全局坐标系统 c>b{/92%  
    IIY3/   
    □ 任意的反射镜位置及方位设置 SH5a&OVZhn  
    "KKw\i  
    □ 几何像差 nc9sfH3  
    /4YxB,  
    □ 大Fresnel数系统模拟 7m.>2U   
    L(q~%  
    □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) [;pL15-}4  
    ^u+#x2$Mg  
    □ 相位共轭(phase conjugation) 9CFh'>}$  
    a^7HI,  
    □ 极化模型 ^ 0g!,L  
    2rWPqG4e  
    □ 部分相干光模型 NI85|*h  
    ,DD}o  
    □ ABCD传输 D}OhmOu 3  
    >9Z7l63+}  
    □ 光纤光学和3-D波导 2v`Q;%7O  
    K)#6&\0tT  
    □ 二元光学(binary optics)和光栅 BV)) #D9  
    !7n`-#)  
    □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 |lMc6C  
    7_~_$I~g*  
    □ M-平方因子评价 z#GrwE,r   
    NJmyp!8  
    □ 相位修正的优化 34I;DUdcE  
    N gagzsJ=  
    □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) 589P$2e1X  
    K6 c[W%Va  
    GLAD Pro增加的功能 C#@-uo2  
    ^[.Z~>3!\q  
    □ 非线性光学: u,JUMH]@  
    1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) 6T6UIq  
    2.倍频 !,OY{='  
    3.自聚焦效应(self-focusing effects) p?O6|q  
    JOo+RA5d  
    □ 激光过程: m1DrT>oN'  
    1.速率方程增益模型(rate equation gain) *YP:-  
    2.激光起振和Q-switching `B/74Wa3q  
    n um2HtU&%  
    □ 优化: OWZ;X}x  
    1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) ot,=.%O  
    2.使用者自定义评价函数(merit function) fF^A9{{BS  
    3.任何的系统参数都能进行优化 E&;;2  
    T'-kG"lb  
    □ 几何光学: (s,u9vj=>L  
    1.精密表面配合光线追迹 ut^6UdJ+`  
    2.透镜组的定义和分析 ;v5Jps2^]  
    =kb/4eRg  
    □ 大气效应: Ga\kvMtr  
    1.Kolmogorov扰动 t[:G45].-k  
    2.热致离焦(thermal blooming) FKy2C:R(]  
    %']`t-N8  
    典型案例图示 Z@i,9 a  
    3il/{bgM  
    任意形状的光阑 >AW&Lfw$  
    #ds@!u+&  
    %FJB9?9=|  
    /%AA\`: 6  
    S形光纤波导 a*qc  
    zYEb#*Kar  
    q>m[vvt"  
    m0N{%Mf-  
    空间光耦合进入光纤 7Mb-v}  
    sOm&7A?  
    {-51rAyi  
    K1t>5zm  
    二元光学元件 X<d`!,bn@  
    ^TT_B AI  
    }'4aW_ta  
    ?>q5Abp[  
    剪切干涉仪 vvP]tRZ  
    )Pv B^n  
    GriFb]ml"  
    Muok">#3.  
    大气热晕 XhmUtbs  
    Wb;D9Z  
    C~"b-T  
    '~E=V:6  
    谐振腔分析 _f@nUv*  
    Rw|P$dbu  
    LzD,]{CC5  
    fz<GPw  
    模式竞争 Hu"TEhW(2  
    hlGrnL  
    {YEGy  
    gaR~K  
    调Q激光器输出特性 :_kZkWD5  
    b5W(}ka+  
    zE?@_p1gei  
    a7"Aq:IjU  
    %VS+?4ww  
    '6GW.;  
    RU% 4~WC  
    QQ:2987619807 MGsY3~!K  
     
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