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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 e%O]U:Z  
    STxreW1  
    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。 ?TXe.h|u  
    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。 gqi|k6V/  
    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。 lN-[2vT<  
    ]ZjydQjo )  
    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。 eT|"6WJ:{  
    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。 zU7/P|Dw+  
    Gpauy=4f  
    功能特性
    k^ZcgHHgb  
    GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: ~e)`D nJ  
    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。 pxs#OP  
    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。 '*PJ-=G  
    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。 u\JYxNj1  
    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。 9z:P#=Q:  
    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。 -0{"QhdE%  
    6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 N>'T"^S/  
    7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 *k]izWsV*  
    r3hUa4^97  
    GLAD基本版的功能 cS'|c06  
    Zu$30&U  
    □ 整合环境设计区(IDE) "[*W=6m0  
    UqP %S$9  
    □ 简单或复杂激光束追迹 Xiyh3/%yy  
    5DHFxym'  
    □ 相干和非相干交互作用 3+%c*}KC~  
    (oYM}#Q  
    □ 非线性激光增益模型 <R6$ kom`  
    wuv2bd )+  
    □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 5F8sigr/h  
    `xO9xo#  
    □ 任意形状的光阑 c&+p{hH+  
    H^N@fG<*dh  
    □ 近场-和远场-衍射传输分析 y8$TU;  
    5df~] -=0Y  
    □ 稳态和非稳态谐振腔模型 2VNMz[W'  
    )1>fQ9   
    □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 -N')LY  
    TZT1nj"n  
    □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 Kw%n;GFl'  
    Yxal%  
    □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) 2qb,bp1$  
    -NG`mfu  
    □ 透镜和反射镜数组 ![wV}. }  
    2BU%4IG  
    □ 变量数组,可达1024x1024 B rGaCja  
    A=7  [^I2  
    □ 方形数组和可分离的衍射理论 !H`! KBW  
    AXV+8$ :R  
    □ 多重,独立的激光束追迹传输 V@0Z\&  
    1D42+cy  
    □ 自动传输技术控制 NR8YVO)5$  
    a *n^(  
    □ 薄片增益模型 T@[(FVA N  
    IK%fX/tDyc  
    □ 全局坐标系统 sv<U$M~)X  
    b(lC7Xm  
    □ 任意的反射镜位置及方位设置 X\?e=rUfn  
    #]ZOi`;  
    □ 几何像差 <$WRc\}&g  
    ,Db+c3  
    □ 大Fresnel数系统模拟 ~/hyf]*j  
    CD\k.  
    □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) b?#k  
    _ri1RK,  
    □ 相位共轭(phase conjugation) w$~|/UrLf  
    ^c1%$@H  
    □ 极化模型 Ol4 )*/oZ  
    y6|&bJ @  
    □ 部分相干光模型 VmLV:"P}^  
    5gP#V K  
    □ ABCD传输 38IVSK_  
    _ukKzY  
    □ 光纤光学和3-D波导 i]{M G'tg  
    #/'5N|?  
    □ 二元光学(binary optics)和光栅 _@3?yv~ D  
    "x&hBJ  
    □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 "R-1 G/  
    ^7C?yC  
    □ M-平方因子评价 >jjuWO3T  
    >&h#t7<  
    □ 相位修正的优化 Ob+L|FbnN  
    ^\kv> WBE  
    □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) kd9rvy0oK  
    0R~{|RHM  
    GLAD Pro增加的功能 iivuH2/~?[  
    s$e0;C!D  
    □ 非线性光学: ~JY<DW7  
    1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) .3k"1I '\  
    2.倍频 )`]w\s #  
    3.自聚焦效应(self-focusing effects) QSf{V(fs  
    RWf4Wh?d  
    □ 激光过程: X"<t3l(+  
    1.速率方程增益模型(rate equation gain) %\-u&  
    2.激光起振和Q-switching jJ86Ch  
    \:C@L&3[  
    □ 优化: X<J NwjM%  
    1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) #kT3Sx  
    2.使用者自定义评价函数(merit function) p;Kw$fQ?  
    3.任何的系统参数都能进行优化 L2Uk/E  
    -#= v~vE  
    □ 几何光学: 8)3g!3S  
    1.精密表面配合光线追迹 =p|,~q&i  
    2.透镜组的定义和分析 !Y/$I?13Z  
    09pnM|8A  
    □ 大气效应: *KSQ^.sYh  
    1.Kolmogorov扰动 GQO}E@W6C  
    2.热致离焦(thermal blooming) '"Q;54S**  
    ?)k;.<6  
    典型案例图示 B'B,,Mz  
    _c?&G`  
    任意形状的光阑 6}A1^RB+w  
    Im i)YC  
    z/aZD\[_  
    Jj}+tQ f  
    S形光纤波导 V~` ?J6  
    w N9I )hB  
    fEF1&&8^  
    uFNVV;~RFI  
    空间光耦合进入光纤 ^@e4m O  
    > !k  
    y`!~JL*  
    :hB/|H*=  
    二元光学元件 #-kG\}  
     2bwf(  
    HM ;9%rtO  
    \?A 7{IY  
    剪切干涉仪 &OD)e@Tc  
    zLd i  
    Qvt  
    9T#d.c24  
    大气热晕 A46z2  
    45fk+#  
    ib8@U}Vn1  
    ]Z%9l(  
    谐振腔分析 jy#'oadS?  
    ^F/gJ3_;  
    [O92JT:li  
    1,q&A RTS  
    模式竞争 iX,| ;J|]  
    To v!X8p  
    D  /wX  
    G`3/${ti  
    调Q激光器输出特性 M-Gl".*f  
    ;s m )f  
    CtiTXDc_  
    uR#aO''  
    T 2Uu/^  
    RQ}0f5~t  
    d'Cn] <  
    QQ:2987619807 S[g{ )p)  
     
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