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软件简介 3r kcIVO kJ FWk 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。 Cn3_D 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。 Ha-]U:Vcx 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。 $N)G:=M!s xt5/`C GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 rnj$u-8 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。 d6QrB"J` }psRgF 功能特性 }l7+W4~ GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: Blzvn19'h 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。 '^_u5Y] 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。 950N\Y@u 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。 50N4J 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{4Iz~p 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。 ,<tJ`,0X 6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 U*$P"sS` 7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 Gm Wr v{a%TA9- GLAD基本版的功能: B{j><uxl mfQ#n!{ZH □ 整合环境设计区(IDE) xeU|5-d' <@-O06 □ 简单或复杂激光束追迹 *tF~CG$r b/z-W`gw □ 相干和非相干交互作用 Dd5
9xNKm WMa0L&C~v □ 非线性激光增益模型 6*9wGLE `]eJF|" □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 C!5A,| DX ResU5Ce~ □ 任意形状的光阑 ux&"TkEp F$?Ab\#B □ 近场-和远场-衍射传输分析 TBBnsj6e ljNwt □ 稳态和非稳态谐振腔模型 F(HfXY3 D9oNYF-V □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 neI7VbH4 9Lb96K?=> □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 1XSnnkJm !,[#,oy; □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) \#9LwC"8; K?^;|m- □ 透镜和反射镜数组 <xy@% @N>7+
4 □ 变量数组,可达1024x1024 .zO2g8(VR l/X_CM8y~ □ 方形数组和可分离的衍射理论 AatSN@,~z +NPL.b| □ 多重,独立的激光束追迹传输 EJkHPn wX"hUu □ 自动传输技术控制 Ht
Fr(g\"$ ~$HB}/ □ 薄片增益模型 m+Ye`] l$;"yVdks □ 全局坐标系统 I@'[> t K&L!O3#( □ 任意的反射镜位置及方位设置 ?gE=hh ")|/\ w, □ 几何像差 Yr9'2.%Q e%\^V\L □ 大Fresnel数系统模拟 +lym8n~-O aDbqh~7 □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) Ia&*JYM[ T+0=Ou"N □ 相位共轭(phase conjugation) x%B_v^^^ p/h\QG1
□ 极化模型 '$tCAS &GP(yj] □ 部分相干光模型 d9f7 & \H] |5fp* □ ABCD传输 7OV^>"S a1cX+{W □ 光纤光学和3-D波导 +MoUh'/u hLO)-ueb □ 二元光学(binary optics)和光栅 &`D$w?beg OdzeHpH3g □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 |#TU"$; FZe/3sY □ M-平方因子评价 2@|`Ugjptl sl' 4AK~\ □ 相位修正的优化 oB:7R^a 11H`WOTQF □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) 5
D|#l*V 6j%%CWU{~ GLAD Pro增加的功能: P3zUaN\c h[
. □ 非线性光学: }.&nEi` 1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) mrTf["K 2.倍频 e+[*4)Qfy 3.自聚焦效应(self-focusing effects) .p#kW:zspA h,{m{Xh □ 激光过程: @kYY1m v; 1.速率方程增益模型(rate equation gain) =^9h
z3j 2.激光起振和Q-switching 22l'kvo4" 7+jxf[(XQ □ 优化: {?qfH>oFA 1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) 3q]0gU&?? 2.使用者自定义评价函数(merit function) )&c2+Y@ 3.任何的系统参数都能进行优化 H,7='n7" X|of87 □ 几何光学: i fsh(^N 1.精密表面配合光线追迹 D;,p?]mgO~ 2.透镜组的定义和分析 >F$9&s& s9?mX@>h □ 大气效应: (m/:B=K 1.Kolmogorov扰动 ]iV]7g8: 2.热致离焦(thermal blooming) Hv/C40uM- (XZ[-M7 典型案例图示 N*IroT3 1c$pz:$vX 任意形状的光阑 V.~kG ,Ht \8{SQ% ndSu-8?L RD`|Z~:q:K S形光纤波导 A c_P^ xdSMYH{2A Gs:g )~'UJPK 空间光耦合进入光纤 %['NPs%B a"( Ws]K 1g;2e##) Wv4$Lgr 二元光学元件 5_^d3LOT0x ,EQ0""G! 8lk/*/} =< dDcQSshL 剪切干涉仪 x?i
wtZ@ {z o GwB `_J&*Kk5 bJ2-lU% ;2 大气热晕 eaRa+ <#u .][yH[F 49FP&NgK $WYt`U;*lj 谐振腔分析 <"Y>|X cS.@02~f" G4
7^xR >?+Rtg|${ 模式竞争 o[;P@F |$
PA ~}OaX+! w1<pQ[A 调Q激光器输出特性 !
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