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软件简介 5QKRI)XpZ h>~jQ&\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。 +I*k0"gj6 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。 ,|6Y\L 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。 1X[73 3T"2S[gT 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。 J0&zb'1 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。 3(MoXA* j'\>Nn+ 功能特性 d:A\<F GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: Yd[U 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。 Um/CR! 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。 _c[|@D 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。 p 7
,f6kG 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。 x6"/z 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。 km9Gwg/zT 6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 {F<)z%^ 7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 7F,07\c f;e_04K GLAD基本版的功能: )ZQHa7V JtSuD>H`" □ 整合环境设计区(IDE) -K:yU4V Qk?jGXB>^ □ 简单或复杂激光束追迹 ,?C|.5 | -JI`!7 □ 相干和非相干交互作用 c'"#q) Xq+!eOT □ 非线性激光增益模型 mfj4`3:NV s.f`.o □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 ll^Th > r3n=<l!Jr □ 任意形状的光阑 =9kj?
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W/#KX}4 □ 近场-和远场-衍射传输分析 f+*J
ue `)0Rv|? □ 稳态和非稳态谐振腔模型 !y.ei1diw `2Wl □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 3"^a
rK^N !x`;>0 □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 &mX5&e ^wvH,>Yo □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) :&xz5c`"04 T+`xr0 □ 透镜和反射镜数组 Hlz'a1\:O] $Sp*)A]E` □ 变量数组,可达1024x1024 yTzY? C4&U:y<ju □ 方形数组和可分离的衍射理论 kqj;l\N Ly#h|) □ 多重,独立的激光束追迹传输 mgmWDtxN 5W*7qD[m □ 自动传输技术控制 pem3G5
`g= qFvg}}^y □ 薄片增益模型 5F'%i;)oq It#h p,@e □ 全局坐标系统 @N,:x\
f$:7A0 □ 任意的反射镜位置及方位设置 |pfhrwJp 6a "VCE] □ 几何像差 OpW eW o?:;8]sr! □ 大Fresnel数系统模拟 *>H M$.?Q FQ;4'B^k] □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) ZA*b9W 9oZ}
h& □ 相位共轭(phase conjugation) 7P3<o!YA sN}s61 □ 极化模型 tQNk=}VR7r bYwI==3 □ 部分相干光模型 o|R*POM -ET*M< □ ABCD传输 jF%)Bhn( ,Y+r<; □ 光纤光学和3-D波导 aukk|/3Ih D6&mf2'u □ 二元光学(binary optics)和光栅 b*I&k": t_[M& □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 e%P+KX D8r>a"gx □ M-平方因子评价 -mev%lV W0+gfg □ 相位修正的优化 ,!o\),N C m,*bgX □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) *r)zBr wMlf3Uz GLAD Pro增加的功能: YtwmlIar` U^E □ 非线性光学: uE,i-g0$Id 1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) {AU` }*5 2.倍频 8ktjDs$=.: 3.自聚焦效应(self-focusing effects) Nz(c"3T; e3yorQ][ □ 激光过程: )bB"12Z|8 1.速率方程增益模型(rate equation gain) _aXP
;kFMi 2.激光起振和Q-switching 1kB'sc3N! {pcf;1^t □ 优化: !SLP8|Cd 1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) fP^W"y 2.使用者自定义评价函数(merit function) s)=!2A Y 3.任何的系统参数都能进行优化 l>3M|js@/ )0Y #-=.< □ 几何光学: mhHA!:Y 1.精密表面配合光线追迹 Q%,o8E2~ 2.透镜组的定义和分析 1S*8v 7 >:Rt>po8|w □ 大气效应: \N#
HPrv} 1.Kolmogorov扰动 h/0<:eZ* 2.热致离焦(thermal blooming) 8k+q7 WL
IDw@fv 典型案例图示 xh+AZ3 8!`7- 任意形状的光阑 ,(@Y%UW: L:t)$iF5+
|0C|$2 M-&^
S形光纤波导 S7?f5ux "v\ bMuS
K^z5x#Yj {<-
ouD 空间光耦合进入光纤 ()JYN5 b:}wR*Adc
(]zl$*k Xhq? 7P$3 二元光学元件 sUyCAKebRr wS F!Xx0
7.lK$J: G<">/_jn 剪切干涉仪 d+YVyw.z )RAv[U1
)E[
Q %T&&x2p^=? 大气热晕 ;3.T* ?|o a>)_ `m
8T>3@kF k$$S!qi# 谐振腔分析 X*0eN3o. &;NNUT>Q
J]=aI>Ow l(krUv 模式竞争 ,z0~mN UijuJ(Tle
QN2*]+/h evndw> 调Q激光器输出特性 7N} \1Di5 :N*q;j>
"EOk^1,y m5'__<
Q?Bjq> )<}VP&:X =XRgT1>e QQ:2987619807 XqE55Jclp
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