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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 /NBTvTI  
    |KG&HN fP-  
    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。 h_ ! >yK  
    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。 6* rcR]  
    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。 Px4/O~bLk  
    ,jh~;, w2  
    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。 RtF8A5ys  
    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。 CB}BQd  
    T |"`8mG  
    功能特性
    tEhr  
    GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: x*8O*!ZZ  
    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。 Y)p4]>lT+8  
    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。 2cnj@E:5l  
    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。 9&jPp4qG  
    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。 lmFA&s"m  
    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。 f$D@*33ft  
    6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 70iH0j)  
    7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 pt!'v$G/*  
    c4]u&tvjJ  
    GLAD基本版的功能 RV!<?[  
    ?JqjYI{$  
    □ 整合环境设计区(IDE) Ph)| j&]  
    0\ f-z6  
    □ 简单或复杂激光束追迹 G=$}5; t  
    ! zfFt;  
    □ 相干和非相干交互作用 i>GdRG&q  
    {e9Y !oFg  
    □ 非线性激光增益模型 `jW 4H$D  
    HF4Lqh'oco  
    □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 7*'@qjTos  
    $%He$t  
    □ 任意形状的光阑 _Y#Bm/*  
    05)|"EX)  
    □ 近场-和远场-衍射传输分析 M_&4]\PkCy  
    BI/y<6#rR  
    □ 稳态和非稳态谐振腔模型 1ih*gJPpj  
    BJIQ zn3  
    □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 IK?]PmN4}  
    Zz")`hUG  
    □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 $^$ECDOTB  
    jsWX 6(=  
    □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) pTET%)3  
    )>$^wT  
    □ 透镜和反射镜数组 zPBfiK_hV  
    #JS`e_3Rr  
    □ 变量数组,可达1024x1024 Hja^edLj  
    !aeNq82  
    □ 方形数组和可分离的衍射理论 ysth{[<5F3  
    Xu%d,T$G  
    □ 多重,独立的激光束追迹传输 3kw}CaZ6  
    jZ#UUnR%  
    □ 自动传输技术控制 {G.jB/  
    |Mlh;  
    □ 薄片增益模型 \\s?B K  
    {rfte'4;=  
    □ 全局坐标系统 `]&*`9IK{  
    ,RN|d0dE  
    □ 任意的反射镜位置及方位设置 T/Q==Q{W:  
    L]>4Nd  
    □ 几何像差 3{q[q#"  
    <?4cWp|i  
    □ 大Fresnel数系统模拟 [a+4gy  
    a 8-;   
    □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) 6`W|V+6|7  
    /&QQ p3  
    □ 相位共轭(phase conjugation) j`Nh7+qs  
    2:~cJk{  
    □ 极化模型 oVEAlBm^v  
    X#7}c5^Y  
    □ 部分相干光模型 3FY_A(+  
    *+W6 P.K  
    □ ABCD传输 qxSs ~Qc  
    3B -NY Ja  
    □ 光纤光学和3-D波导 #~*XDWvIS~  
    %xpd(&)n  
    □ 二元光学(binary optics)和光栅 \Nyr=<c  
    QA!#s\  
    □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 gE1|lY$NL  
    *LEu=3lp%>  
    □ M-平方因子评价 D2V v\f  
    q /:T1a7!  
    □ 相位修正的优化 ]p\u$VY9  
     kMqD iJ  
    □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) hw|t8 ShW  
    *f?S5 .  
    GLAD Pro增加的功能 [xWEf#', !  
    _ Q{T';  
    □ 非线性光学: e6o/q)9#  
    1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) ' #KA+?@  
    2.倍频 NQg'|Pt(%  
    3.自聚焦效应(self-focusing effects) +*: }p  
    YK7\D:  
    □ 激光过程: f@h2;An$w  
    1.速率方程增益模型(rate equation gain) 9n-T5WP  
    2.激光起振和Q-switching $\0TD7p  
    K_Z+]]$#  
    □ 优化: '1Y<RD>x  
    1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) sD2*x T  
    2.使用者自定义评价函数(merit function) |$Qp0vOA}  
    3.任何的系统参数都能进行优化 ZRX^^yN  
    $vW^n4!  
    □ 几何光学: j6RJC  
    1.精密表面配合光线追迹 8NxUx+]  
    2.透镜组的定义和分析 (I>HWRH  
    $1b]xQ  
    □ 大气效应: FoQ?U=er  
    1.Kolmogorov扰动 )CFk`57U  
    2.热致离焦(thermal blooming) 3Hy%SN(  
    u"*J[M~  
    典型案例图示 3,%nkW  
    =!(S<];  
    任意形状的光阑 !~?W \b\:  
    -e &$,R>;  
    ]"C| qR*  
    r^fxyN2V  
    S形光纤波导 E1^aAlVSD  
    !NIL pimi  
    !p-'t]  
    rf)PAdj|~  
    空间光耦合进入光纤 hcd!A 5  
    ;_>s0rUV  
    8y-e+  
    $,}Qf0(S  
    二元光学元件 OY+!aG@.  
    )lQN)! .)  
    Xs{/}wc.q;  
    _e;N'DZ  
    剪切干涉仪 "1_{c *ck  
    BT&rp%NO6l  
    >|v=Ba6R0  
    l0eANB%Y=@  
    大气热晕 jB*9 !xrd,  
    bMSD/L  
    xAR^  
    LBW.*PHW  
    谐振腔分析 N;e;4,_ n  
    .a ~s_E  
    J& 1X  
    _K 4eD.  
    模式竞争 }".\ 4B$n  
    zfk'>_'  
    Na~g*)uT$  
    d,Hf-zJ%~  
    调Q激光器输出特性 HY*l4QK  
    ~,(0h:8  
    \W3+VG2cA  
    oA(. vr  
    \9dz&H  
    NTXws4'D  
    'e+-,CGdY\  
    QQ:2987619807 X7'h@>R   
     
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