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软件简介 {pcf;1^t ^@|<'g.R- 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。 ?~VWW<lR 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。 l>3M|js@/ 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。 2.fyP"P
L mhHA!:Y 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。 Z^/z 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。 HMEs8. gmF_~"^34 功能特性
D\45l GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: >cwJl@wx- 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。 v7{ P].M 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。 E)&NP}k-P 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。 Pi&fwGL 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。 5t"bCzp 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。 B#qL$M,| 6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 ;Zx K3/(7 7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 (c|$+B^* ({d,oU$>y GLAD基本版的功能: }$&T
O$LX p"hm.=, □ 整合环境设计区(IDE) 2 Ft0C2 Hm+6QgCs □ 简单或复杂激光束追迹 9}%~w(P U(S@1i( □ 相干和非相干交互作用 sx)$=~o )H[h53bIq □ 非线性激光增益模型 )*^OPVt ^G'yaaLXR □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 A:8FJ 3' E i\J9zt □ 任意形状的光阑 bBeFL~ ]HNT(w@ □ 近场-和远场-衍射传输分析 TRr4`y% ~WYE"( □ 稳态和非稳态谐振腔模型 #"=yQZ6Y OUBgBr □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 y]QQvCJr3d 0]:*v? □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 F'?5V0\he |k7ts&2 □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) c"%_]7 &P,4EaC9; □ 透镜和反射镜数组 ~L\( /[ !~|"LA!jn □ 变量数组,可达1024x1024 LhVLsa(-% ^huBqEs □ 方形数组和可分离的衍射理论 5H'b4Cyi` $ sA~p_] □ 多重,独立的激光束追迹传输 #cp$ltY ;:-2~z~~ □ 自动传输技术控制 o3TBRn, XqE55Jclp □ 薄片增益模型 QRg"/62WCD Y>dg10= □ 全局坐标系统 %CsTB0Y7n, N)
V7yo? □ 任意的反射镜位置及方位设置 2t]! {L 9|G=KN)P: □ 几何像差 8,H#t@+MT RBv= □ 大Fresnel数系统模拟 9sO{1rF 0-t4+T □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) R+ #.bQg )K\k6HC. □ 相位共轭(phase conjugation) QX.F1T2e? Be14$7r □ 极化模型 x%:>Ol HhQPgjZ/ □ 部分相干光模型 A\PV@w%Ai vU\w3 □ ABCD传输 !Lg}q!*%>V g*w-"%"O □ 光纤光学和3-D波导 ]Gd]KP@S V)?x*R*T) □ 二元光学(binary optics)和光栅 9TXm Z d'g{K]=tF □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 @=<TA0;LL $CQwBsYb= □ M-平方因子评价 `X.=uG+m d=+Lv< □ 相位修正的优化 RfKxwo|M< k>z-Zg □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) 2Z IpzH/8 1Z$99 GLAD Pro增加的功能: EH!EyNNb C)3$";$5) □ 非线性光学: 2h? r![ 1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) g9lg 2.倍频 n]ppO
U|[ 3.自聚焦效应(self-focusing effects) gU 2c--` 7q{v9xKy □ 激光过程: Fp|rMq 1.速率方程增益模型(rate equation gain) Y;/=3T7An 2.激光起振和Q-switching - m x3^ -5-SlQu □ 优化: I3E8vi%B. 1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) y3o4%K8 2.使用者自定义评价函数(merit function) CyBM4qyH 3.任何的系统参数都能进行优化 nu<!2xs, koWb@V] □ 几何光学: [Ey%uh
6* 1.精密表面配合光线追迹 A'AWuj\r2R 2.透镜组的定义和分析 zH\;pmWiN9 ^%OH}Z `ly □ 大气效应: |Nd.'|g, 1.Kolmogorov扰动 j
BQqpFH9 2.热致离焦(thermal blooming) y88}f&z#5 7!yF5+_d 典型案例图示 Nxs%~wZ w-Q 6
- 任意形状的光阑 3<'Q`H > Vqp.jF1|
+sbacMfq vheAh`u^& S形光纤波导 !
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yreleWo 空间光耦合进入光纤 Nm:<rI,^ #1!BD!u
,HO/Q6;N AQNx% 二元光学元件 SFPIr0 u vFvu8*0
68br =/'*(\C2 剪切干涉仪 ^d$e^cU iU+,Jeu
X qva&/- r_<i*l. 大气热晕 sL`D}_: C%o/
p`.fYW:p kX .1#%Ex 谐振腔分析 7ofH@U ;A'17B8
pO+wJ|f LUVJ218p 模式竞争 9v3Nba MJR\ g3
"&o@%){] 5<8>G?Y 调Q激光器输出特性 1ZW'PXUZ ]T$w7puaJ
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