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软件简介 -*Qg^1]i+ $Fy~xMA8O GLAD是由美国Applied Optics Research公司开发的一款专业的物理光学软件,特别适用于激光领域各种光学现象的仿真和评估!软件的开发者George Lawrence教授长期在光学领域排名NO.1的美国亚利桑那大学任教,在物理光学特别是激光领域拥有三十多年的研究经验。 n<HF] GLAD使用复振幅来描述光束,采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析,几乎能对所有类型的激光系统进行分析,或对物理光学系统做完整的端-对-端的分析处理,还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。 S;2UcSsQl GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括:用于进行系统和光束初始化的命令;用于表征各类像差和相位屏的命令;用于表征各类传统光学元件的命令;用于表征各类非线性过程的命令;用于表征激光增益介质的命令;用于光束参数诊断的命令;用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。 CDW|cr{ Qy=tkCN GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 1DL+=- GLAD的应用领域包括:(1)包含传统光学元件,如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析;(2)光束质量的分析和评价;(3)二元衍射光学元件的分析;(4)各种波导的分析;(5)激光系统的分析:无源腔性能分析,含各类增益介质的有源腔分析;(6)多种非线性过程的模拟;(7)偏振效应分析。 ;j(*:Nt1 6z/&j} ( 功能特性 f(K1,L:&7 GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: O8rd*+ 1.理论基础是衍射光学,通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象(含增益)的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来,实现对复杂系统的快速模拟。 sk0/3X*Q% 2.提供多种激光器组件命令,如透镜(理想的和实际的),透镜阵列,反射镜,棱镜,自适应反射镜,双折射晶体,光栅,谱色散平滑元件,任意形状的光阑,光纤以及各种结构的波导等,可以快速建立激光器模型。 3+:NX6Ewb* 3.准确模拟激光器谐振腔的特性,如输出的激光模式,输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数(如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数),可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 |8x_Av0 4.提供多种诊断函数,通过调用这些函数可以计算任意光场的参数,如Strehl比,M2因子,光束的半高全宽,环围能量(可聚焦能力的一个重要的衡量参数),输出光束的像差特性(拟合出Zernike多项式的系数),波前的RMS值,光学传递函数(OTF),光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 =
1d$x: 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。 #.Ly 6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 >qGWDCKr 7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 ~{kA;uw je>gT`8 GLAD基本版的功能: ;;U&mhz` y] Cx[ □ 整合环境设计区(IDE) o$*DFvk 9+5F(pd( □ 简单或复杂激光束追迹 0&r}'f? *|0W3uy\Y □ 相干和非相干交互作用 ZC^?ng _nw\ac#* □ 非线性激光增益模型 (.{. " HDu|KW$o1 □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 Th~pju )_kEy>YscZ □ 任意形状的光阑 G~Y#l@8M+ xu;^F □ 近场-和远场-衍射传输分析 kaDn=
={YM &N%-.&t' □ 稳态和非稳态谐振腔模型 *\Hut'7 d 5=4-IO6W[] □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 3|Ar~_] 91#n Aj% □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 %u]>K(tU O9p^P%U " □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) !A_KCM:Ym i{J[;rV9 □ 透镜和反射镜数组 .3
^*_ m :]F&s □ 变量数组,可达1024x1024 7G_lGV_ O}7aX ' □ 方形数组和可分离的衍射理论 |e3YTLsI "xD5>(|^+Q □ 多重,独立的激光束追迹传输 <5sfII G&7 } m □ 自动传输技术控制 `"bp-/ 1+Y;
"tT □ 薄片增益模型 Gv\fF;,R lt}U,p,S □ 全局坐标系统 aII:Pzh]B Je`
w/Hl/U □ 任意的反射镜位置及方位设置 0+S'i82=M ;nf}O87~ □ 几何像差 ?T_hK WJ]g7!Ks □ 大Fresnel数系统模拟 N{zou?+ 2l4`h)_q □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) k:zGv c1_?Z □ 相位共轭(phase conjugation) TUVqQ\oF: 9}Zi_xK&|e □ 极化模型 kc:2ID& eYRm:KC □ 部分相干光模型 Z?'){\$* cNqw(\rr □ ABCD传输 Q|cA8Fn :~9F/Jx □ 光纤光学和3-D波导 MT@Uu 93#wU}) □ 二元光学(binary optics)和光栅 MMUw+jM4 JTB5#S4W □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 KHXnB K3t^y`z □ M-平方因子评价 #/`V.jXt> ZCVN+::Y □ 相位修正的优化 _Msaub!N Yt;.Z$i , □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) b%,`;hy{ n-_-;TYH GLAD Pro增加的功能: [t`QV2um c8jq.y v □ 非线性光学: VIxcyp0X 1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) oMi"X"C:q 2.倍频 "2bCq]I0 3.自聚焦效应(self-focusing effects) }KHdlhD w~g)Dz2G □ 激光过程: 4m6E~_:F 1.速率方程增益模型(rate equation gain) g< {jgF 2.激光起振和Q-switching u|D_"q~+6 !(Y23w* □ 优化: qzqv-{.h 1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) 6]^}GyM! 2.使用者自定义评价函数(merit function) qyuU 3.任何的系统参数都能进行优化 5A6d] 6l>$N?a □ 几何光学: 7m=tu?@ 1.精密表面配合光线追迹 JQ8wL _C> 2.透镜组的定义和分析 d1#;>MiU !285=cxz □ 大气效应: kGMI
? 1.Kolmogorov扰动 :WTO*M 2.热致离焦(thermal blooming) tq^H) Ed)t87E 典型案例图示 A@EeX4N g Xvuv^ 任意形状的光阑 F"3PP ~ j']m*aM1>
Llk4 =p {ls$#a+d S形光纤波导 nmVL%66K W@1Nit-R
5TVDt hof:+aW 空间光耦合进入光纤 ]dc^@}1bN q7C>A`w
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e@6<mir[4 二元光学元件 /PAxPZf_ keEyE;O}u
eW]K~SPd7 {SW}S_ 剪切干涉仪 Y0=qn'`.
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GM{m(Y *Y6BPFE*4 大气热晕 AS[cz!
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