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软件简介 [!U!
Z'i d bHxc@H 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/..cVD,K 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。 t<MO~_`! 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。 WZcAwYB U P*5M 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。 sU"sd7#A 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。 !G;|~|fMV U;LX"'} 功能特性 'LC0hoV GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: "-g5$v$de 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。 R[}fr36>/ 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。 N$M:&m3^ 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。 6\xfoy|j 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。 OXF/4Oe 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。 83_vo0@<6 6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 ~{l @ 7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 9EWw BF /4 GLAD基本版的功能: lCGEd 3 {}"a_L&[; □ 整合环境设计区(IDE) DtkOb,wY ;Hn>Ew □ 简单或复杂激光束追迹 CQH^VTQ +<fT\Oq# □ 相干和非相干交互作用 c=33O,_ t""d^a#Dp □ 非线性激光增益模型 *|6*jU e)aH7Jj# □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 9
!V,++j #BX}j&h_ □ 任意形状的光阑 ]fJ9.Js .Zr3!N.t □ 近场-和远场-衍射传输分析 $'COsiK7 (Ji=fh+ □ 稳态和非稳态谐振腔模型 fk\hrVP `_(N(dm □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 %!]CP1S Vn?|\3KY □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 pd.5 aEdc8i? □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) U9"Ij} =4K:l}} □ 透镜和反射镜数组 /@0 UD^=@?^7 □ 变量数组,可达1024x1024 Xw&vi\*m 8$38>cGY^ □ 方形数组和可分离的衍射理论 8?h&FbmB jm,:jkr □ 多重,独立的激光束追迹传输 ww)ow\ UD_8#DO{m1 □ 自动传输技术控制 U,Th-oU )TwA?kj □ 薄片增益模型 }UqL2KXi4 N\85fPSMG| □ 全局坐标系统 56H~MnX 5E}!TL$ □ 任意的反射镜位置及方位设置 tLM/STb6 )npvy>C'( □ 几何像差 | v:fP;zc +Oc |Oo □ 大Fresnel数系统模拟 51`*VR]`K bM"d$tl$?' □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) U[NQ" pPJE.[)V/ □ 相位共轭(phase conjugation) A#nSK#wS61 DS0:^TLI □ 极化模型 vUB*Qm]Y\ *OHaqe(* □ 部分相干光模型 ,{BF`5bn| a6hDw'8! □ ABCD传输 J1Oe`my "
l >tFa □ 光纤光学和3-D波导 hlFvm$P`M Os1=V □ 二元光学(binary optics)和光栅 o^+g2;Ro +4V"&S|& □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 E|x t\* e]D TK*W~ □ M-平方因子评价 dI~{0)s '@WS7`@-y □ 相位修正的优化 =Iy khrS ^-%O □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) 1=mb2A :@^T^ GLAD Pro增加的功能: nI,-ftMD-| 6&6t= □ 非线性光学: j0A9;AP;;C 1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) 1j+RXb\< 2.倍频 L^??*XEUJ 3.自聚焦效应(self-focusing effects) '(SqHP|8&g -x+K#T0Z □ 激光过程: yXCJ? 1.速率方程增益模型(rate equation gain) 2(25IYMS8 2.激光起振和Q-switching g.COKA Ev,b5KelD □ 优化: tWA<OOl
1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) no7Q%O9 2.使用者自定义评价函数(merit function) C@rIyBj1g 3.任何的系统参数都能进行优化 \)2~oN sYd)r%%AU □ 几何光学: @c;:D`\p1C 1.精密表面配合光线追迹 @H8CU!J
2.透镜组的定义和分析 ~D_Wqr 077 wk □ 大气效应: %dq|)r 1.Kolmogorov扰动 :-e[$6}S 2.热致离焦(thermal blooming) 73kI%nNB xkfW^r 典型案例图示 8GT4U5c
; A (ZtA[G 任意形状的光阑 M6z$*?< SAokW,
7loIjT7 [*d<LAnuWP S形光纤波导 TH? wXd\ }PxPJ$o
KdLj1T H1hADn 空间光耦合进入光纤 9&'HhJm RpU.v
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l vfplA )q>q]eHz 二元光学元件 4/Xu,pT *&$2us0%%
0;2ApYks P/T`q:<H 剪切干涉仪 QI6=[
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}/}eZCaG @8U8> 'zDE 大气热晕 oU)3du
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&6\f;T4 K'S\$ 谐振腔分析 zQx6r
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SfUbjs@a a`8svo;VUO 模式竞争 4[n[Ch=lu 6(V"xjK
-5<G^AS i#(+Kxr]> 调Q激光器输出特性 yI. hN MsjC4(Xla.
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