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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 .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#>>^  
    $g 5pKk  
    GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 5>$*#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: )WuuU [(  
    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。 @$Z5A g!  
    Hk$|.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 Km pX^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~k1+*  
    □ 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/'^  
    5o rA#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$!  
    ]U'KYrh  
    1mf|:2,  
    oy/#,R_n%  
    空间光耦合进入光纤 YI&^j2  
    M6y:ze  
    YX@[z 5*  
    YuLW]Q?v  
    二元光学元件 =(.HO:#  
    g%[lUxL  
    TpZ)v.w~l7  
    d}ue/hdw  
    剪切干涉仪 pkBmAJb@  
    Bam7^g'*!3  
    U,aV {qz  
    NWb,$/7T  
    大气热晕 =,,!a/U  
    v=9:N/sW  
    Sf lHSMFw  
    bBC3% H^  
    谐振腔分析 .* V ZY  
    *.W ![%Be  
    ;]vE"Mx$  
    ks 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  
    &kYg >X  
    <EJ}9`t  
    ? vk;b!  
    d,+d8X  
    {p1#H`  
    QQ:2987619807 kCLz@9>FQ  
     
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