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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 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-07-16
    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  
    UP*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
    'L C0hoV  
    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$38>cGY^  
    □ 方形数组和可分离的衍射理论 8?h&FbmB  
    jm,:jkr  
    □ 多重,独立的激光束追迹传输 ww)ow\  
    UD_8#DO{m1  
    □ 自动传输技术控制 U,Th-oU  
    )Tw A?kj  
    □ 薄片增益模型 }U qL2KXi4  
    N\85fPSMG|  
    □ 全局坐标系统 56H~MnX  
    5E}!TL$  
    □ 任意的反射镜位置及方位设置 t LM/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: yX CJ?  
    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~o N  
    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[$6}S  
    2.热致离焦(thermal blooming) 73kI%nNB  
    x k&# fW^r  
    典型案例图示 8GT4U5c ;  
    A(ZtA[G  
    任意形状的光阑 M6z$*? <  
    SAokW,  
    7loIjT7  
    [*d<LAnuWP  
    S形光纤波导 TH? wXd\  
    }PxP J$o  
    KdLj1T  
    H1hADn  
    空间光耦合进入光纤 9&'HhJm  
    RpU.v `  
    l vfplA  
    )q>q]eHz  
    二元光学元件 4/ Xu,pT  
    *&$2us0%%  
    0;2ApYks  
    P/T`q:<H   
    剪切干涉仪 QI6=[  
    rz.`$  
    }/}eZCaG  
    @8U8>'zDE  
    大气热晕 oU)3du   
    pu Z0_1uN  
    &6\f;T4  
    K'S \$  
    谐振腔分析 zQx6r .  
    #EIcP=1m4  
    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.  
    :?H1h8wbCt  
    a_k~z3wG  
    ?xb2jZ/0X  
    V(3rTDg  
    w! ':Ws  
    QQ:2987619807 "rR$2`v"  
     
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