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软件简介 |*T`3@R;3 C)a;zU;9 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。 }MiEbLduN 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。 GBvgVX< 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。 C3]"y7 7~ I*u6zY 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。 +wHrS}I#g 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。 WXj
iKW( *6`};ASK 功能特性 XaxM$ GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: T[L7-5U0 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。 MB!_G[R
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。 9K6G% 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。 PsMp&~^ 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。 <b,oF]+;z 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。 }t FRl 6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。
y"L7.B 7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 o?O> pK nn?h;KzB GLAD基本版的功能: 6 6%_p]U Q`B K
R]/ □ 整合环境设计区(IDE) 6/=0RTd ,8`CsY^1 □ 简单或复杂激光束追迹 &<>NP?j} }|j\QjH □ 相干和非相干交互作用 0^m`jD .*k$abb □ 非线性激光增益模型 6]^~yby P
|lG7/\A □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 I)AbH<G{ t9\}!{<s □ 任意形状的光阑 c]+uj q }HKt{k&$ □ 近场-和远场-衍射传输分析 LZI[5tA " a`*Dq"9pV □ 稳态和非稳态谐振腔模型 >3qfo2K0 f
=MP1q[ □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 2e<u/M21> {u(( y D □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 A?+0Ce&qL Klj -dz □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) z4iTf8 @d1YN]ede □ 透镜和反射镜数组 M?ObK#l!_ ]I[\Io 1 □ 变量数组,可达1024x1024 Q nTKo&|9 v 1VH&~e □ 方形数组和可分离的衍射理论 {~"fq.h!M wsEOcaie □ 多重,独立的激光束追迹传输 O\+b1+&b3Y xiy=D5N.= □ 自动传输技术控制 /iw$\F |8 r T"3^,, □ 薄片增益模型 A:4?Jd> =fcM2O#$ □ 全局坐标系统 %
4Gt^:J" %}}?Y`/W) □ 任意的反射镜位置及方位设置 _zK
~9/5 5kik+ □ 几何像差 `Fx+HIng, QX+Xi<YE- □ 大Fresnel数系统模拟 cw/E?0MWb wA2^I70- □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) <
UD90} v];P| Fi □ 相位共轭(phase conjugation) GCj[ySCD \#!B*:u □ 极化模型 mfx-Ja_a cb5T-'hY
□ 部分相干光模型 PS3jCT O~#A )d6 □ ABCD传输 }1EtM/Ni{! EYRg,U&' □ 光纤光学和3-D波导 sH.,O9'r ]NyN@9u@( □ 二元光学(binary optics)和光栅 $U4[a: lFN|)(X □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 `d}t?qWS;F rtdEIk □ M-平方因子评价 sQmJ3 (:HO ,*.qa0E#W □ 相位修正的优化 AD~_n^ j;J`PH □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) -
VdCj%r> ~wQ M
?h GLAD Pro增加的功能: M=54xTh0Y zSagsH |W □ 非线性光学: &N*l ?7( 1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) meYGIP:n 2.倍频 B:VGa<lx5 3.自聚焦效应(self-focusing effects) cI'su? Py\/p Fvg □ 激光过程: ~(`&hYE 1.速率方程增益模型(rate equation gain) 0|6Y%a\U 2.激光起振和Q-switching iXLH[uhO; k'NP+N<M □ 优化: cs 58: G5 1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) Pa'N)s< 2.使用者自定义评价函数(merit function) hd W7Qck " 3.任何的系统参数都能进行优化 a1shP};pK pf&U$oR4 □ 几何光学: )4RSo&9p` 1.精密表面配合光线追迹 P2F8[o!< 2.透镜组的定义和分析 =&^tfD m^ /s}WEqp □ 大气效应: \A6}= 1.Kolmogorov扰动 ?CldcxM# 2.热致离焦(thermal blooming) n}C0gt- !ScEA= 典型案例图示 y!T8( 'Hsd7Dpi} 任意形状的光阑 G!Yt.M0 &\
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>DAi-`e )<$<9!L4x S形光纤波导 d4) 0G-| :kC*<f\
2Vs+8/ ,u9>c*Ss\ 空间光耦合进入光纤 XePGOw))O
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n(.L=VuXn %pLqX61t= 二元光学元件 _p?s[r* B%5"B} nG
U?ZWDr"*`w yH9&HFDp 剪切干涉仪 j8%Y[:~D 5lyHg{iqD
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大气热晕 .EC~o 8T8]g M
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