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infotek 2022-02-08 15:34

GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

#PPHxh*S  
软件简介 z[Qe86L  
B<Cg_C  
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。 kef% 5B  
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 S3RK  
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。 S= `$w  
{[/A?AV;F  
GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 yA*U^:%  
GLAD的应用领域包括:(1)包含传统光学元件,如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析;(2)光束质量的分析和评价;(3)二元衍射光学元件的分析;(4)各种波导的分析;(5)激光系统的分析:无源腔性能分析,含各类增益介质的有源腔分析;(6)多种非线性过程的模拟;(7)偏振效应分析。 7F]Hq  
ZdY$NpR,  
功能特性 ,Csjb1  
GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: Jy "\_Vv l  
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。 u0)9IZxc  
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。 vF~q".imC  
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。 &w`Ho)P  
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。 E;'{qp  
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。 3QVUWhJ  
6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 1=9GV+`n  
7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 m J$[X  
-`z%<)!Y  
GLAD基本版的功能 O}2/w2n  
x;} 25A|  
□ 整合环境设计区(IDE) v_v>gPl,  
8cMX=P  
□ 简单或复杂激光束追迹 pStb j`Eq  
m#O; 1/P  
□ 相干和非相干交互作用 (n2_HePE  
%BMlc m7Ec  
□ 非线性激光增益模型 GNB'.tJ:0Y  
B`3z(a92S  
□ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 P\{s C6E  
7PUy`H,&  
□ 任意形状的光阑 9&C8c\Y  
'^7UcgugB  
□ 近场-和远场-衍射传输分析 X_bB6A6  
KyP@ hhj  
□ 稳态和非稳态谐振腔模型 xb9^WvV  
OUO'w6m!  
□ 为谐振腔设计提供的特殊功能 saQo]6#  
<HS{A$]  
□ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 R3piI&u  
:ec>[N~KG  
□ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) lZ2g CZ  
q;f L@L@-  
□ 透镜和反射镜数组 T/%Y_.NtU  
\LQZoD?W  
□ 变量数组,可达1024x1024 0Ny +NE:6M  
{9j0k`A  
□ 方形数组和可分离的衍射理论 k$#1T +(G  
KiE'O{Y  
□ 多重,独立的激光束追迹传输 v6! `H  
Hv:~)h$  
□ 自动传输技术控制 )Wt&*WMFXl  
8NE[L#k  
□ 薄片增益模型 ;<+Z}d/g9  
10r!p: D  
□ 全局坐标系统 @(N} {om  
V,[[# a)y  
□ 任意的反射镜位置及方位设置 "qZTgCOY2  
n<b}6L}  
□ 几何像差 {3K ]Q=  
3G^A^]h  
□ 大Fresnel数系统模拟 ma) + G!  
_Vt9ckaA  
□ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) m@L>6;*  
)MoHY   
□ 相位共轭(phase conjugation) JP ;SO  
1sJz`+\  
□ 极化模型 vtK.7AF  
*] >R  
□ 部分相干光模型 M-+!z5 q~d  
M9~'dS'XI  
□ ABCD传输 d]sg9`  
'%TD#!a  
□ 光纤光学和3-D波导 Zm6jF  
={6vShG)m  
□ 二元光学(binary optics)和光栅 2'Kh>c2  
|A0U 3$S=  
□ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 ]S@DVXH  
 ggfCfn  
□ M-平方因子评价 wLE|J9t%Ea  
!V4(- 8  
□ 相位修正的优化 5dX0C  
0dD.xuor  
□ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) fNyXDCl  
3fYfj  
GLAD Pro增加的功能 ]'>jw#|h  
mr]~(]B?r  
□ 非线性光学: :r:x|[3.  
1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) &a\G,Ma  
2.倍频 ;uZeYY?   
3.自聚焦效应(self-focusing effects) KO[T&#y'  
o##!S6:A  
□ 激光过程: QMDkkNK  
1.速率方程增益模型(rate equation gain) 8`I,KkWg   
2.激光起振和Q-switching ;xai JJK{  
<p` F/p-  
□ 优化: U:PtRSdn!b  
1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) <<@F{B7h  
2.使用者自定义评价函数(merit function) .+lx}#-#  
3.任何的系统参数都能进行优化 <0Gk:NB,  
Q } 0_}W  
□ 几何光学: HA&hu /mw_  
1.精密表面配合光线追迹 jG#e% `'  
2.透镜组的定义和分析 ,WoV)L'?  
Kz]\o"K  
□ 大气效应: I-Hg6WtB  
1.Kolmogorov扰动 ,kFp%qNj  
2.热致离焦(thermal blooming) (d.M} G  
md/h\o&  
典型案例图示 VY=YI}E  
UMPW<> z  
任意形状的光阑 52'6wwv6?  
PT4iy<  
G) 37?A)  
<J}JYT  
S形光纤波导 <:StZ{o;  
$B]_^  
<?Z]h]C^o  
iBKH\em/  
空间光耦合进入光纤 ^i@0P}K<  
, $cpm=1  
'_91(~P  
+7y#c20  
二元光学元件 5n e&6  
nHLMF7\  
Jgq#m~M6  
~svea>Fmr  
剪切干涉仪 7H,)heA  
*qr>x8OGp  
.W\x{h  
p$Floubh]  
大气热晕 I 6L3M\+-  
' 'p<C)Q  
{]4Zpev  
y7Hoy.(  
谐振腔分析 4S* X=1  
Vf$$e)  
r( bA>L*mk  
wEU=R>j.  
模式竞争 \[A JWyP  
M>{*PHze0  
D]WrPWL8v  
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调Q激光器输出特性 ?YF2Uc8z%2  
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