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软件简介 q1d}{DU +[\FD; > 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。 K3#@SYj 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。 Yfzl%wc 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。 ,)Znb= 7`DBS^O]dG 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。 H[U!%Z 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。 5>D>% iaHv $Avjnm 功能特性 Dv5D~on{ GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: KUlp"{a`,K 1.理论基础是衍射光学,通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象(含增益)的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来,实现对复杂系统的快速模拟。 E/|To 2.提供多种激光器组件命令,如透镜(理想的和实际的),透镜阵列,反射镜,棱镜,自适应反射镜,双折射晶体,光栅,谱色散平滑元件,任意形状的光阑,光纤以及各种结构的波导等,可以快速建立激光器模型。 Lr~=^{ 3.准确模拟激光器谐振腔的特性,如输出的激光模式,输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数(如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数),可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 a%/9v"} 4.提供多种诊断函数,通过调用这些函数可以计算任意光场的参数,如Strehl比,M2因子,光束的半高全宽,环围能量(可聚焦能力的一个重要的衡量参数),输出光束的像差特性(拟合出Zernike多项式的系数),波前的RMS值,光学传递函数(OTF),光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 _x(o*v[Pt 5.在非线性特性方面的模拟具有非常显著的优势,是目前唯一能够涵盖几乎所有非线性特性的物理光学模拟软件。可以模拟的非线性过程包括:各种增益过程(包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半导体增益模型、三能级系统模型、速率方程模型),自聚焦过程,倍频过程,和频过程,四波混频过程,Raman放大过程,大气湍流引起的热晕过程。 K;?m';z0 6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 0=2@ 7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。
KY$)#i 3q\,$*D. GLAD基本版的功能: 5K>3My# uKUiV%p! □ 整合环境设计区(IDE) "K6&dk jY 4;yKOQD| □ 简单或复杂激光束追迹 !Prg_6
` &8Cu#^3
□ 相干和非相干交互作用 Q ayPo]O 3Q.#c,`jV □ 非线性激光增益模型 7&jTtKLj n|9-KTe7|* □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 5YE'L. -#u=\8 □ 任意形状的光阑 r1 !@hT Hq:X{)" □ 近场-和远场-衍射传输分析 I9_RlAd s>7}zU] □ 稳态和非稳态谐振腔模型 gmw|H?] ]%@M>?Ywc □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 S"NqM[W @E7DyU| □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 B~MU^|v #Z?A2r!1 □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) .sha& KX ,S □ 透镜和反射镜数组 f-vCm 5f PUT=C1,OFR □ 变量数组,可达1024x1024 ?+@n3]`0 h7G"G" □ 方形数组和可分离的衍射理论 *+Ek0M 9-&Ttbb4)0 □ 多重,独立的激光束追迹传输 >JHryS.j$4 81? hY4 □ 自动传输技术控制 JVvs-bK5 t3 8m'J :> □ 薄片增益模型 +\d56j+D ?uzRhC_)! □ 全局坐标系统 S 6@u@C o4G ?nvK- □ 任意的反射镜位置及方位设置 HSjlD{R ]sf7{lVT □ 几何像差 ?GKb7Oj 7Wf/$vRab □ 大Fresnel数系统模拟 !JHL\M>A5 [M]
□ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) UOv+T8f= '}ptj@, □ 相位共轭(phase conjugation) w1EXh JFcLv=U □ 极化模型 S'Q@ScJ oR)Jznmi} □ 部分相干光模型 6a(yp3 `06; □ ABCD传输 uw>Ba %5 SE@LYeC}dE □ 光纤光学和3-D波导 %aG5F}S2~ k^3>Y%^1 □ 二元光学(binary optics)和光栅 *'Sd/%8{ [L3=x;U □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 p|X"@kuseO Qf~vZtJ+J □ M-平方因子评价 fx41,0;gZq %P;lv*v. □ 相位修正的优化 :KQ~Cb Q3kdlxXR □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) [owWiN4`s Ec!"O3%!M^ GLAD Pro增加的功能: }*M6x;t 2%DSUv:H% □ 非线性光学: xgwY@'GN 1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) X&tF;<m^ 2.倍频 i?p$H0bn 3.自聚焦效应(self-focusing effects) Fco`^kql.D j8v8uZ;x □ 激光过程: F|SXn\ 1.速率方程增益模型(rate equation gain) 5bRJS70M 2.激光起振和Q-switching |XaIx#n pj\u9
L_ □ 优化: ep!Rf: 1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) h9t$Uz^N 2.使用者自定义评价函数(merit function) = 6j&4p
` 3.任何的系统参数都能进行优化 Mo|;'+ iOd&BB6 □ 几何光学: @x*c1%wg 1.精密表面配合光线追迹 ;,hwZZA 2.透镜组的定义和分析 &p'Y^zL- T:27r8"Rh □ 大气效应: ^=GC3%
J 1.Kolmogorov扰动 ;"a=gr 2.热致离焦(thermal blooming) p)KheLiZ *D'22TO[[! 典型案例图示 D>`xzt '.6 y*4=c_Z 任意形状的光阑 0eT(J7[ < d6Ht2
xsIY7Ss U G"r1+# S形光纤波导 DBo%fYst u}#(.)a:
R|6Cv3: ,1y@Z 5wy 空间光耦合进入光纤 1auIR/=- W\>fh&!)
Q)~aiI0 qLO4#CKCL6 二元光学元件 ]3D0R; :N:yLd} &
S(k3 `;K BOX{]EOj 剪切干涉仪 'f#{{KA hwPw]Ln/
`{f}3bO7C >"??!|XG^ 大气热晕 Jf{*PgP *l"T$H
NG=@ -eu `"Jj1O@ 谐振腔分析 LGq'WU31:) I5X|(0es
.6ylZ } +TORR? 模式竞争 (9tX5$e6N 9>=;FY
4svBzZdr XD!W: uvb 调Q激光器输出特性 P9/q|>F WQx?[tW(U
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2Sle#nw3 KKb,d0T[ Bj+S"yS QQ:2987619807 ?so=;gh
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