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软件简介 a3[,3 0\1g-kc!v 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。 5^{2g^jH6 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。 MMQ\V(C 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。 ~'Korxa OP``+z> 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。 c&g*nDuDj 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。 F_iZ|B 0c&DSL}6 功能特性 5',&8 GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: T'5MO\ 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。 Xk :_aJ 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。 G1SOvdq 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。 ^_=bssaOd 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。 !#4b#l(e6 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。 Nm#[ A4 6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 \mFgjPz 7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 WXa<(\S\V SS&G<3Ke GLAD基本版的功能: ?{1& J9H X|Nb81M □ 整合环境设计区(IDE) RV@mAw.T 4@jX{{^6% □ 简单或复杂激光束追迹 8&y#LeM1TT Xz'o<S □ 相干和非相干交互作用 `cFNO: VP }To □ 非线性激光增益模型 =pb ru=/ C)&BtiUN/ □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 K*tomy ZkF6AF □ 任意形状的光阑 !dwa. lZ&X riSgb=7q9 □ 近场-和远场-衍射传输分析 N3\vd_D( 5C5OLAl v □ 稳态和非稳态谐振腔模型 `dgZ `# }Rq{9j,% □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 Yo}QW;,g x.q "FXu □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 H6MG5f_ *dxE
( dP □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) Z1U@xQj To,*H OP □ 透镜和反射镜数组 R-Gg= l5 YN7JJJ/~T □ 变量数组,可达1024x1024 ~Vf
A |0VZ1{=* □ 方形数组和可分离的衍射理论 $AdBX}{ d*LW32B@ □ 多重,独立的激光束追迹传输 !{b4+!@p ;esOe\zjE □ 自动传输技术控制 (J.k\d Pk`3sfz □ 薄片增益模型 6P02= 1P G"IaOb □ 全局坐标系统 WIw*//nw
^]?juL □ 任意的反射镜位置及方位设置 Fm[3Btn jaQH1^~l/- □ 几何像差 T1(*dVU? fN6n2*wr( □ 大Fresnel数系统模拟
,: qk+ uP^u:'VjbH □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) [=^Wj`; pL2{zW`FDh □ 相位共轭(phase conjugation) FQ u c}A nNh5f]] □ 极化模型 /])P{"v$^ (P-$tHt □ 部分相干光模型 ">vi=Tr /Edq[5Ah □ ABCD传输 kG`&Z9P !gJw?(8" □ 光纤光学和3-D波导 H4<Q}([w &W{v(@ □ 二元光学(binary optics)和光栅 7\yh<?`V8 r'MA$PiS' □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 Sv!JA#Ag Yw_!40` □ M-平方因子评价 \q^:$iY~ @I#uv|=N □ 相位修正的优化 ^ U~QQ }ldpudU □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) o_03Io
~Bf rl]K:8* GLAD Pro增加的功能: }
g%v<'K i:1
@ vo □ 非线性光学: e(Rbq8D 1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) y2=yh30L0E 2.倍频 IRTD(7"oyp 3.自聚焦效应(self-focusing effects) R[OXYHu <6X*k{ □ 激光过程: z7TyS.z 1.速率方程增益模型(rate equation gain) &d\ y:7 2.激光起振和Q-switching B:Hr{%O I+
Y{_yw"f □ 优化: &^l(RBp]0 1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) |qBcE 2.使用者自定义评价函数(merit function) %< `D'V@ 3.任何的系统参数都能进行优化 /i#";~sO t(jE9t|2e6 □ 几何光学: }b/P\1#z 1.精密表面配合光线追迹 uF<?y0t 2.透镜组的定义和分析 4issj$
Z58{YC Y □ 大气效应: SYa
O'c 1.Kolmogorov扰动 lnRL^ } 2.热致离焦(thermal blooming) QNH3\<IS P>(FCX 典型案例图示 l>KkAA $lq.*UQ;0 任意形状的光阑 c3r`T{Kf ZB`d&!W>
7VL|\^Y `q
]sJC%/ S形光纤波导 GP^.h kVs Sa
kew
jcb&h@T8kv -&=dl_m 空间光耦合进入光纤 N1B$z3E* U_l9CZ
3R0ioi 7 IdK<:)Q 二元光学元件 l qKj;' ~]q>}/&YLo
xF@&wg ambr}+}
剪切干涉仪 )]s<Czm% 1GK>&;
&}
{ #g 9bspf { 大气热晕 :
]+6l RB|i<`Z
9\c]I0)3p lRb>W31" 谐振腔分析 1GqSY|FSGp =4l @A>
hzRKv6 ^\&FowpP 模式竞争 ]!&$&t8. %S'+x[4W
1m#.f=u{R b $JS| 调Q激光器输出特性 .ESvMK~x WTJ{M$
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