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软件简介 .bew,92 u;y1leG 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。
c9DX 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。 [gD02a:u 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。 {:fyz#>>^ $g5pKk GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 5>$*#0%"} 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。 A@&+!sO 8=t?rA 功能特性 7?p%~j GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: )W uuU [( 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。 &Gxk~p< 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。 H2rh$2
3.准确模拟激光器谐振腔的特性,如输出的激光模式,输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数(如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数),可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 %!LrC!6P4 4.提供多种诊断函数,通过调用这些函数可以计算任意光场的参数,如Strehl比,M2因子,光束的半高全宽,环围能量(可聚焦能力的一个重要的衡量参数),输出光束的像差特性(拟合出Zernike多项式的系数),波前的RMS值,光学传递函数(OTF),光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 }
%rF}>$A 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。 wG19NX( 6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 ])0&el3- 7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 @$Z5Ag! Hk$|.TjzI GLAD基本版的功能: P0UMMn\-#
k|a{|2p □ 整合环境设计区(IDE) l{Xsh;%= 3^wJ4=^ □ 简单或复杂激光束追迹 /C_O/N U{{RRK| □ 相干和非相干交互作用 (#7pGGp*E # P18vK5 □ 非线性激光增益模型 ^ !E;+o' t 'U5
E{ □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 KmpX^Se[ u~%
m( □ 任意形状的光阑 (w4#?_ 5+giT5K*h □ 近场-和远场-衍射传输分析 h.=YAcR0D
9JP{F □ 稳态和非稳态谐振腔模型 1*G7Uh@K} AaKILIIQZ □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 Zna
}h{ G74<sD □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 v]Pw]m5=U U#@:"v| □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) Qa(u+
&UQKZ. □ 透镜和反射镜数组 \ssuO Oj~k 1+* □ 变量数组,可达1024x1024 R+rHa#M_
X!nI{PE □ 方形数组和可分离的衍射理论 b<Pjmb+ v#=WdaNz □ 多重,独立的激光束追迹传输 I-&/]<5y v;jrAND □ 自动传输技术控制 nr-VzF7zu es&+5 □ 薄片增益模型 ~"+[VE5 B3)#Ou2 □ 全局坐标系统 CA[k$Sw* {tF=c0Z □ 任意的反射镜位置及方位设置 tgc&DT;E ,Ad\! □ 几何像差 W >;AMun W $H8[G □ 大Fresnel数系统模拟 OlMCF.W#3 .oAg
(@^6 □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) XlDVJx<&J YVD%GJ □ 相位共轭(phase conjugation) rS)7D JI@~FD& □ 极化模型 75I*&Wl D;d'ss; □ 部分相干光模型 tAbIT;> [sACPn$f □ ABCD传输 ~'v^__8 Xqf"Wx(X □ 光纤光学和3-D波导 &hjrJ/'^ 5orA#B □ 二元光学(binary optics)和光栅 2Np9*[C ls 'QfJm □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 3)__b:7J q35%t61Lc □ M-平方因子评价 [@Uc4LX _S@s □ 相位修正的优化 Eu1s r{p?aG □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) ]
M_[*OAb B~LB^
n(>@ GLAD Pro增加的功能: |44CD3A% j%~UU0(J □ 非线性光学: ^Q2K0'm5 1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) 7-6_`Q2}Y 2.倍频 @2kt6
W 3.自聚焦效应(self-focusing effects) {lx^57v Ca?pK_Y □ 激光过程: B6OggJ9Iq 1.速率方程增益模型(rate equation gain) dKZffDTZ 2.激光起振和Q-switching _pjpPSV6J YC*S;q □ 优化: &$< S1 1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) p.8G]pS 2.使用者自定义评价函数(merit function) B7N?"'$i 3.任何的系统参数都能进行优化 ~`8`kk8 (p^q3\ □ 几何光学: ;t[<! 1.精密表面配合光线追迹 7&|fD{:4U 2.透镜组的定义和分析 l.>QO ; ,B!u* □ 大气效应: QP[w{T 1.Kolmogorov扰动 lZ/Yp~2S 2.热致离焦(thermal blooming) Q9FY.KUM b`18y cVME 典型案例图示 c1jgBty rs 7R5 F 任意形状的光阑 LT:KZ|U9 O_KL#xo
a8A8?: b.j\=c S形光纤波导 ]#+fQR$! ]U'KYrh
1mf|:2, oy/#,R_n% 空间光耦合进入光纤 YI&^j2 M6y:ze
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5* YuLW]Q?v 二元光学元件 =(.HO:# g%[lUxL
TpZ)v.w~l7 d}ue/hdw 剪切干涉仪 pkBmAJb@ Bam7^g'*!3
U,aV{qz NWb,$/7T 大气热晕 =,,!a/U v=9:N/sW
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谐振腔分析 .* VZY *.W![%Be
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3<zW( 模式竞争 [fO \1J g^4'42UX
Hco[p+ ks:Z=%o 调Q激光器输出特性 #pE:!D ndW??wiM
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