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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 bm.H0rHR4  
    Q[KR,k  
    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。 k 'b|#c9c  
    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。 +rY0/T_0,  
    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。 o7seGw<$X  
    uy{KV"%"^g  
    GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 ^*Fkt(ida  
    GLAD的应用领域包括:(1)包含传统光学元件,如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析;(2)光束质量的分析和评价;(3)二元衍射光学元件的分析;(4)各种波导的分析;(5)激光系统的分析:无源腔性能分析,含各类增益介质的有源腔分析;(6)多种非线性过程的模拟;(7)偏振效应分析。 }6N|+z.cU  
    mio'm  
    功能特性
    7:%K-LeaQu  
    GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: Hd`RR3J  
    1.理论基础是衍射光学,通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象(含增益)的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来,实现对复杂系统的快速模拟。 (?[cDw/{J:  
    2.提供多种激光器组件命令,如透镜(理想的和实际的),透镜阵列,反射镜,棱镜,自适应反射镜,双折射晶体,光栅,谱色散平滑元件,任意形状的光阑,光纤以及各种结构的波导等,可以快速建立激光器模型。 <H/H@xQ8G  
    3.准确模拟激光器谐振腔的特性,如输出的激光模式,输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数(如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数),可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 Yv-uC}e  
    4.提供多种诊断函数,通过调用这些函数可以计算任意光场的参数,如Strehl比,M2因子,光束的半高全宽,环围能量(可聚焦能力的一个重要的衡量参数),输出光束的像差特性(拟合出Zernike多项式的系数),波前的RMS值,光学传递函数(OTF),光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 U?{j  
    5.在非线性特性方面的模拟具有非常显著的优势,是目前唯一能够涵盖几乎所有非线性特性的物理光学模拟软件。可以模拟的非线性过程包括:各种增益过程(包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半导体增益模型、三能级系统模型、速率方程模型),自聚焦过程,倍频过程,和频过程,四波混频过程,Raman放大过程,大气湍流引起的热晕过程。 /K<Nlxcm  
    6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 ,Pm/ci( s  
    7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 rl=_ "sd=  
    XN;eehB?aE  
    GLAD基本版的功能 s_TM!LRUcw  
    ) b8*>k  
    □ 整合环境设计区(IDE) c`QsKwa  
    y;jyfc$ `  
    □ 简单或复杂激光束追迹 8<xy *=%  
    $u sU  
    □ 相干和非相干交互作用 *1n:  
    ~/%){t/uLY  
    □ 非线性激光增益模型 =3p h:t  
    kuaov3Ui  
    □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 %9.KH  
    nLg7A3[1v  
    □ 任意形状的光阑 `39U I7  
    OUPpz_y  
    □ 近场-和远场-衍射传输分析 :O%O``xT  
    OA0\b_  
    □ 稳态和非稳态谐振腔模型 DI7trR`  
    Q~kwUZ  
    □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 ;Z*RCuwg  
    0^4*[?l9q  
    □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 oSoG&4  
    TxWj gW~  
    □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) L"a#Uu8  
    |7-tUHMo[  
    □ 透镜和反射镜数组 s7?kU3 y=s  
    k*Kq:$9"  
    □ 变量数组,可达1024x1024 :EjIV]e  
    hbK+\X  
    □ 方形数组和可分离的衍射理论 THJ+OnP  
    2i)y'+s  
    □ 多重,独立的激光束追迹传输 &}uO ]0bR  
    &g`a [#  
    □ 自动传输技术控制 9[! Hz)|X  
    QWkw$mcf  
    □ 薄片增益模型 P dJ*'@~i  
    aZRgd^4  
    □ 全局坐标系统 9=SZL~#CE  
    u@HP@>V  
    □ 任意的反射镜位置及方位设置 u+9Mc u"  
    PD?H5W3@  
    □ 几何像差 N%a[Y  
    CHz(wn  
    □ 大Fresnel数系统模拟 -~q]0>  
    2gGJ:,RC$  
    □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) 9`muk  
    ]V_9[=%  
    □ 相位共轭(phase conjugation) k|V{jB G"@  
    4)ISRR  
    □ 极化模型 8yo9$~u;  
    q )[g VL  
    □ 部分相干光模型 aE"t['  
    Km?i{TW  
    □ ABCD传输 :PLsA3[}  
    l>ttxYBa<d  
    □ 光纤光学和3-D波导 +Il=gL1  
    M3V[p9>  
    □ 二元光学(binary optics)和光栅 Uu(W62  
    F8/@/B  
    □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 L,<.rr$:  
    .^uu* S_  
    □ M-平方因子评价 "`S61m_  
    1pK7EK3R  
    □ 相位修正的优化 mf3G$=[  
    t*x;{{jL#(  
    □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) uzo}?X#  
    C{) )T5G  
    GLAD Pro增加的功能 o8,K1ic5#  
    >i~c>+R  
    □ 非线性光学: g#AA.@/Z  
    1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) ?tcbiXRG+  
    2.倍频 !|!V}O  
    3.自聚焦效应(self-focusing effects) $Z j.  
    -[F^~Gv|;  
    □ 激光过程: 1a<,/N}}t  
    1.速率方程增益模型(rate equation gain) q\,H9/.0k  
    2.激光起振和Q-switching c"~TH.,d  
    3FdoADe{{  
    □ 优化: $=bN=hE  
    1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) xQ[YQ!l  
    2.使用者自定义评价函数(merit function) ]?r8^LyZ4  
    3.任何的系统参数都能进行优化 l|K8+5L  
    itP_Vxo/H  
    □ 几何光学: >Cf`F{X' U  
    1.精密表面配合光线追迹 \|(;q+n?k  
    2.透镜组的定义和分析 4k#6)e  
    |qr[*c3$1  
    □ 大气效应: 2Zm*f2$xM  
    1.Kolmogorov扰动 NOx| #  
    2.热致离焦(thermal blooming) {p-%\nOC  
    Q>rQ/V  
    典型案例图示 Fh "S[e  
    vfjIpg%i  
    任意形状的光阑 ]X5*e'  
    .D)}MyKnu  
    z TK  
    "7 l}X{b  
    S形光纤波导 w+}dm^X  
    YZk&'w  
    YMWy5 \  
    e\h:==f  
    空间光耦合进入光纤 t5_`q(:  
    f`cz @  
    XBc+_=)$  
    Z(.Tl M2h  
    二元光学元件 8(A:XQN"h  
    +Lyh F2  
    d0xV<{,-  
    kA3kh`l  
    剪切干涉仪 ^R\blJQ<^  
    &K4o8Qz  
    Ue%0.G|<W  
    -L[K1;Xv"  
    大气热晕 JDP#tA3  
    cqq+#39iC  
    DK- =Q~`!  
    _% P%~`?!  
    谐振腔分析 F-X>| oK>z  
    csV1ki/A  
    ZLV~It&)  
    g&[g?L  
    模式竞争 Bm?Ku7}.  
    m/ukH{H1%  
    *iR`mZb  
    EKt-C_)U  
    调Q激光器输出特性 GwvxX&P  
    VjnSi  
    A(uN=r@O  
    w\M_3}  
    ?ix,Cu@M  
    [L275]4n!]  
    {tMD*?C[6  
    QQ:2987619807 C{Zv.+F  
     
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