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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 ^T{8uJ'kn  
    K}Na3}m  
    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。 Y xJ`-6  
    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。 iOll WkF  
    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。 O] H=s  
    EX4 C.C|d  
    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。  |# V(p^  
    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。  \dTQQ  
    %@P``  
    功能特性
    Jh?z=JY  
    GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: :c=v}  
    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。 HVGr-/  
    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%2jwR  
    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。 g ?V&mu  
    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。 #X5hS w;  
    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。 |Ytg  
    6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 F@1d%c  
    7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 y:,9I` aW  
    <5I1DF[  
    GLAD基本版的功能 UWw}!1  
    U@?6*,b(.  
    □ 整合环境设计区(IDE) JpmB;aL#%  
    ]\BUoQ7I/  
    □ 简单或复杂激光束追迹 5%P[^}  
    7@IFp~6<qK  
    □ 相干和非相干交互作用 t:=k)B  
    +0"x|$f~  
    □ 非线性激光增益模型 +zsZNJ(U  
    xs%LRF# u  
    □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 uY;R8CiD  
    f;wc{qy  
    □ 任意形状的光阑 UiIF6-ZZ!  
     U(~U!O}  
    □ 近场-和远场-衍射传输分析 /EU ; ?O  
    J$QBI&D  
    □ 稳态和非稳态谐振腔模型 Gs_qO)~xo  
    |s f*hlrJ  
    □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 i3PKqlp.  
    4LsHs   
    □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 U^rm: *f  
    P"F{=\V1`<  
    □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) k_?~<vTM  
    ] H&c'  
    □ 透镜和反射镜数组 [(|v`qMv/g  
    /.P9MSz0G  
    □ 变量数组,可达1024x1024 .45^=2NGmQ  
    RqLNp?V%  
    □ 方形数组和可分离的衍射理论 aD ESr?  
    @]=f?+y[ 2  
    □ 多重,独立的激光束追迹传输 +9[SVw8  
    :6lwO%=F  
    □ 自动传输技术控制 s<&[\U  
    $"8d:N?I[  
    □ 薄片增益模型 DMd ,8W7a  
    =IHje;s  
    □ 全局坐标系统 O@jqdJu  
    M&y5AB0  
    □ 任意的反射镜位置及方位设置 I60DUuF  
    hS:jBp,  
    □ 几何像差 }1U*A#aN7K  
    #3 bv3m  
    □ 大Fresnel数系统模拟 =nU/ [T.  
    ZJ(rG((!  
    □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) a2yE:16o6  
    i8~$o:&HT  
    □ 相位共轭(phase conjugation) zZ=$O-&%  
    f^9&WT  
    □ 极化模型 3.vgukkk5  
    aFY u}kl  
    □ 部分相干光模型 nbmc[!PwG  
    IgM v =^U  
    □ ABCD传输 Y"!uU.=xJ  
    0@pu@DP~  
    □ 光纤光学和3-D波导 zOGR+Gq_Z  
    z[9UQU~x?  
    □ 二元光学(binary optics)和光栅 /IR#A%U  
    6OB",  
    □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 Mw^ *yW  
    <>=mCZ2  
    □ M-平方因子评价 jN/ j\x'  
    8_xLl2  
    □ 相位修正的优化 (oaYF+T  
    3t(c_:[%  
    □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) ^o d<JD4  
    'jvpNn  
    GLAD Pro增加的功能 ut &/\k=N  
    Y~qb;N\  
    □ 非线性光学: FifbxL  
    1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) o\6iq  
    2.倍频 ^8K/xo-  
    3.自聚焦效应(self-focusing effects) c tI{^f:  
    -9o{vmB{  
    □ 激光过程: C_->u4 -  
    1.速率方程增益模型(rate equation gain) <KQ(c`KW7  
    2.激光起振和Q-switching MzTW8  
    *YvRNHP  
    □ 优化: x(~<tX~  
    1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) HI!4  
    2.使用者自定义评价函数(merit function) C6QbBo  
    3.任何的系统参数都能进行优化 'M/ ([|@  
    C;qMw-*F  
    □ 几何光学: yA;W/I4  
    1.精密表面配合光线追迹 }htPTOy5  
    2.透镜组的定义和分析 Ty+I8e]{  
    *H2]H @QHN  
    □ 大气效应: Q"VMNvKYB  
    1.Kolmogorov扰动 3M<!?%v\A  
    2.热致离焦(thermal blooming) W3JF5*  
    h-mTj3p-K  
    典型案例图示 #Ufo)\x  
    tZho)[1  
    任意形状的光阑 Gr)-5qh  
    {THqz$KN  
    &s VadOBQ  
    G]*|H0j  
    S形光纤波导 6 bO;&  
    6 hiC?2b{x  
    4JO@BV>t  
    |_zO_Frtp  
    空间光耦合进入光纤 ;BBpN`T  
    .  /m hu  
    ^:cRp9l"7  
    +m/,,+4  
    二元光学元件 V#^yX%  
    12( wj6Q  
    !B^K[2`)N  
    o4Q3<T7nI  
    剪切干涉仪 >i~^TY-&  
    fL6e?\Pw  
    Yc#IFmC}  
    #n7Yr,|Z  
    大气热晕 T V:<TR  
    AHd-  
    DW2>&|  
    F ?=9eISLJ  
    谐振腔分析 l(:kfR~AC  
    J8Z0D:5  
    RKuqx:U  
    :zp`6l  
    模式竞争 VKuAO$s$  
    tT5pggml  
    {fz$Z!8-  
    dM]#WBOP y  
    调Q激光器输出特性 aj8Rb&  
    0k[2jh  
    EHI'xt  
    nk@atK,38^  
    JYmAn?o-  
    ' [p)N,  
    4 I@p%g&  
    QQ:2987619807 *'8LntZf  
     
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