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infotek 2022-02-08 15:34

GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

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软件简介  v+G}n\F  
] p+t>'s  
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。 eQ9{J9)?  
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。 bs%]xf ~D;  
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。 ): Q5u6  
#8nF8J< 4  
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。 \mWXr*;  
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。 $. V(_  
<uv{/L b  
功能特性 Y5ebpw+B-  
GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: }})4S;j  
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。 iF61J% 3-  
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。 Ie4*#N_  
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。 #)cRD#0  
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。 '[\%P2c)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。 =Ee f  
6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 -@^SiI:C  
7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 :p8JO:g9  
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GLAD基本版的功能 1Rp|*>  
3]} W  
□ 整合环境设计区(IDE) O]{H2&k@  
hih`:y  
□ 简单或复杂激光束追迹 | G%MiYd  
$I1p"6  
□ 相干和非相干交互作用 X4%*&L  
/!AdX0dx  
□ 非线性激光增益模型 ,FBF;zED  
tQ2*kE  
□ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 "#e2"=3*  
wQ [2yq  
□ 任意形状的光阑 A9tQb:  
vO4 &ZQ>6  
□ 近场-和远场-衍射传输分析 ;iS}<TA  
#axRg=d?K  
□ 稳态和非稳态谐振腔模型 cRU.   
N?87Bd  
□ 为谐振腔设计提供的特殊功能 vBM\W%T|d  
,&)XhO?  
□ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 K h% x  
dm,bZHo  
□ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) #+_Oy Z*  
VQo7 se1P  
□ 透镜和反射镜数组  ) mv}u~  
mX|AptND  
□ 变量数组,可达1024x1024 < W&~tVv  
F7"Ihb^l  
□ 方形数组和可分离的衍射理论 KJ pM?:  
OpH9sBnA  
□ 多重,独立的激光束追迹传输 !' sDqBZ&7  
eJy@N  
□ 自动传输技术控制 9`09.`U9[  
jj$'DZk  
□ 薄片增益模型 D=dY4WwG  
r0S7e3xb  
□ 全局坐标系统 E176O[(V=  
Wm3H6o*  
□ 任意的反射镜位置及方位设置 '`3-X];p  
.s2d  
□ 几何像差 XU SfOf(  
#Q$4EQB  
□ 大Fresnel数系统模拟 PK+][.6H  
vDBnWA  
□ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) 93'%aSDI%  
.vT'hu  
□ 相位共轭(phase conjugation) EO| kiC   
9)4N2=  
□ 极化模型 Fg,[=CqB[  
^kXDEKm  
□ 部分相干光模型 /pyKTZ|  
w=^*)jZ8  
□ ABCD传输 &Vonu*  
UiYA#m  
□ 光纤光学和3-D波导 {1SxM /  
Bj]0Cz  
□ 二元光学(binary optics)和光栅 H=yD}!j  
2%@j<yS  
□ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 !P:hf/l[B  
(bT\HW%m  
□ M-平方因子评价 B8TI 5mZ4  
Pq_Il9  
□ 相位修正的优化 Rw. Uz&  
@Qx;J<{+g  
□ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) b1 KiO2 E  
%NAz(B  
GLAD Pro增加的功能 `__CL )N|  
n%?g+@y,^  
□ 非线性光学: ?Rl*5GRW  
1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) H-rf?R2  
2.倍频 ' bT9AV%  
3.自聚焦效应(self-focusing effects) iT|+<h  
:))AZ7_  
□ 激光过程: v=`VDQWq  
1.速率方程增益模型(rate equation gain) D(r|sw  
2.激光起振和Q-switching VKs$J)6  
}& 1_gn15  
□ 优化: cAiIbh>c  
1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) 'Lm.`U  
2.使用者自定义评价函数(merit function) 4XKg3l1  
3.任何的系统参数都能进行优化 MK"Yt<e(o  
p@Qzg /X  
□ 几何光学: o0<T|zgF5,  
1.精密表面配合光线追迹 Nf;vUYP  
2.透镜组的定义和分析 kv'n W  
6dinC <[}  
□ 大气效应: f|q6<n_nM  
1.Kolmogorov扰动 Lv_6Mf(  
2.热致离焦(thermal blooming) ]&9f:5',  
UIu'x_qc  
典型案例图示 %d?%^) u,  
a.Mp1W  
任意形状的光阑 nxH$$}9  
I{RktO;1  
(te \!$  
kQH!`-n:T  
S形光纤波导 e~-D k .i  
@L~y%#  
'l;?P  
Sqb#U{E  
空间光耦合进入光纤 QOP*vH >J  
`b] NB^/  
*wSl~J|ZM%  
9Qkww&VEk  
二元光学元件 tRXM8't   
,O-lDzcw  
$ &^ ,(z9  
W&*{j;e9%I  
剪切干涉仪 ^< E,aCy  
D{8V^%{  
bqe;) A7  
)pvZM?  
大气热晕 b ;}MA7=  
\J13rL{<  
AG9U2x  
=-q)I[4#  
谐振腔分析 Onc!5L  
|Jq/kmn  
d+IPa<N  
v |i(peA#  
模式竞争 WK=!<FsC$  
'@W72ML.  
)WFUAzuN,  
"7aFVf  
调Q激光器输出特性 `Y[zF1$kz^  
-\I0*L'$|\  
|MRxm"]A   
|fJ,+)_(  
\e=@h!p  
GV2}K <s  

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