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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 1a(\F 7  
    hzr, %r  
    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。 gU+yqT7=  
    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。 ; X+tCkzF  
    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。 qfl!>  
    z3i`O La  
    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。 Lm=EN%*#9  
    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。 !9 kNL  
    51|s2+GG  
    功能特性
    7QTS@o-  
    GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: ,H"}Rw  
    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。 E*5aLT5!,  
    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。 8Pa*d/5Y(  
    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。 k 6[   
    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。 5}hQIO&^%  
    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。 {l$)X  
    6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。  ,c`6-  
    7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 #Y7iJPO  
    /]z #V'  
    GLAD基本版的功能 <tbs,lcw;  
    Q" h]p  
    □ 整合环境设计区(IDE) u;nn:K1QFr  
    =@4 ,szLO  
    □ 简单或复杂激光束追迹 -{OJM|W+  
    i=n;rT  
    □ 相干和非相干交互作用 PU.j(0  
    8/R$}b><  
    □ 非线性激光增益模型 3l~7  
    }rmr0Bh  
    □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 :!Q(v(M  
    paV1o>_Rd  
    □ 任意形状的光阑 K\Q4u4DjbJ  
    W895@  
    □ 近场-和远场-衍射传输分析 i`l;k~rP  
    F%y#)53g  
    □ 稳态和非稳态谐振腔模型 xM<aQf\j  
    /7S g/d%c  
    □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 8v4krz<Iq  
    I_8 n>\u  
    □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 h& 4#5{=  
    :dbO|]Xf  
    □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) ^^ix4[1$Z  
    Z<d=v3q  
    □ 透镜和反射镜数组 nt>3i! l  
    dRzeHuF92  
    □ 变量数组,可达1024x1024 4>d]0=x  
    Cd^1E]O0{  
    □ 方形数组和可分离的衍射理论 3 +'vNc  
    fI;nVRf p  
    □ 多重,独立的激光束追迹传输 U+B{\38  
    3; z1Hp2X  
    □ 自动传输技术控制 lQ^"-zO4  
    9 AD*  
    □ 薄片增益模型 P*;[&Nn4  
    VSUWX1k4%  
    □ 全局坐标系统 w$&;s<0  
    ;>ml@@Z  
    □ 任意的反射镜位置及方位设置 :##$-K*W"  
    oc-&}R4=  
    □ 几何像差 EVqqOp1$v4  
    DQu)?Rsk  
    □ 大Fresnel数系统模拟 X*7VDt=  
    7fWZ/;p  
    □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) R!"`Po  
    "+O/OKfR0  
    □ 相位共轭(phase conjugation) 'e<8j  
    mDA+ .l&)b  
    □ 极化模型 @||nd,i`n~  
    be-HF;lZe'  
    □ 部分相干光模型 "u sPzp5  
    ib> ~3s;  
    □ ABCD传输 dlZ2iDQ%  
    Zr6.Nw  
    □ 光纤光学和3-D波导 PL31(!`@d  
    kene' aDm  
    □ 二元光学(binary optics)和光栅 y~OP9Tg  
    Y>c+j  
    □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 +:aNgO#e8  
    mcQ A'  
    □ M-平方因子评价 iSOyp\E|  
    ^(T~Qp  
    □ 相位修正的优化 NuF?:L[  
    ^u90N>Dvq  
    □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) yfqe6-8U  
    GHi'ek<?^  
    GLAD Pro增加的功能 +>yh` Zb  
    b$ 8R  
    □ 非线性光学: VS`{k^^  
    1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) ] NW_oRH  
    2.倍频 b!J?>du  
    3.自聚焦效应(self-focusing effects) @|w/`!}9q  
    /`#JM  
    □ 激光过程: qTWQ!  
    1.速率方程增益模型(rate equation gain) H;AMRL o4z  
    2.激光起振和Q-switching mss.\  
    ON>l%Ae4G  
    □ 优化: LtUw  
    1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) &Vpr[S@:{  
    2.使用者自定义评价函数(merit function) :YX5%6  
    3.任何的系统参数都能进行优化 dqgr98  
    b ettOg  
    □ 几何光学: c% wztP;L  
    1.精密表面配合光线追迹 G|t0no\f  
    2.透镜组的定义和分析 ;5T}@4m|r  
    x{G 'IEf  
    □ 大气效应: ei}(jlQp  
    1.Kolmogorov扰动 N<KsQsy=  
    2.热致离焦(thermal blooming) e6 <9`Xg  
    IY!8j$'|  
    典型案例图示 0Q#}:  
    77+3CME{'  
    任意形状的光阑 b o_`P3  
    j}J=ZLr/V"  
    T.%yeJiE  
    eqOT@~H  
    S形光纤波导 >s.y1Vg~C  
    K2v[_a~@  
    -~_|ZnuM9  
    -i91nMi]  
    空间光耦合进入光纤 &b%2Jx[+  
    M U '-  
    k1P'Q&Na  
    P_p\OK*l]o  
    二元光学元件 d}|z+D  
    {+5Ud#\y  
    UbIUc}ge  
    ?V~vP%1  
    剪切干涉仪 &?xtmg<d  
    /74h+.amg  
    X -=M>H^  
    Gv#bd05X  
    大气热晕 m9D Tz$S.  
    7G Erh,  
    x",ktE>9  
    #2Vq"Zn  
    谐振腔分析 w7q6v>  
    zyP/'X_~:  
    *L Y6hph"  
    ~oK0k_{~  
    模式竞争 +nB0O/m'U  
    23'{{@30  
    $Tt.r  
    {(t R<z)  
    调Q激光器输出特性 sint":1FC  
    MpJ\4D5G  
    '0o^T 7C  
    0~[M[T\  
    YuJ{@"H  
    ,Qo:]Mj  
    n\BV*AH  
    QQ:2987619807 6p3cMJ'8y  
     
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