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软件简介 Q"VMNvKYB ~V+l_: 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。 h-mTj3p-K 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。 &Lt@} 7$8 GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括:用于进行系统和光束初始化的命令;用于表征各类像差和相位屏的命令;用于表征各类传统光学元件的命令;用于表征各类非线性过程的命令;用于表征激光增益介质的命令;用于光束参数诊断的命令;用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。 ]vo_gKZ 4~|<`vqN GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 36$[ 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。 /Ox)|)l 91d },Mq: 功能特性 .\)A@ua^ GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: 7NF/]y4w 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。 ;p Z[| 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。 BHr|.9g]%% 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。 li/aN 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。 )Yj%# 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。 <qeCso 6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 3!#/k+,C 7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 JwP:2-o w*~Tm >U GLAD基本版的功能: ]~jN^"o_B `s/?b|, □ 整合环境设计区(IDE) Ade}g' -=5)NH
t □ 简单或复杂激光束追迹 U Cb02h /[pqI0sf<A □ 相干和非相干交互作用 =NDOS{($ 5H
!y 46z □ 非线性激光增益模型 hh"-w3+ rt!r2dq" □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 !% S4n 2\@Z5m3B □ 任意形状的光阑 D>kD1B1 {o|k.zy □ 近场-和远场-衍射传输分析 "H+,E_&( e7k%6'@ □ 稳态和非稳态谐振腔模型 *g$i5!yM' `W5-.Tv □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 O\Eqr?%L) wNDbHR □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 @d&H]5 vsMmCd)7U □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) n=!uNu7 GyC)EFd □ 透镜和反射镜数组 \}dyS8 92[a;a □ 变量数组,可达1024x1024 VmvQvQ/9R 4JMiyiW& □ 方形数组和可分离的衍射理论 8<dOMp;}r 4Z5#F]OA7 □ 多重,独立的激光束追迹传输 };katqzEg O4|2|sA □ 自动传输技术控制 q|dH~BK -9+se □ 薄片增益模型 YpmYxd^ 6"QEJ □ 全局坐标系统 pIO4,VL;W %oof}=MxCL □ 任意的反射镜位置及方位设置 LU2waq}VA ;ojiJ?jU □ 几何像差 }[!92WS/ee !G?gsW0\h □ 大Fresnel数系统模拟 Mi0sC24b| C/tr$.2H= □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) b2)\
MNH ,YLF+^w- □ 相位共轭(phase conjugation) \3zj18(@8! j^SZnMQf □ 极化模型 w{,4rk;Hr cxP&^,~ □ 部分相干光模型 #&Is GyU UY>v"M □ ABCD传输 s"~5']8 SW 8x]B □ 光纤光学和3-D波导 U
?b".hJ2 WeJ@xL □ 二元光学(binary optics)和光栅 ^k/i-%k0 $yb@
Hhx> □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 MDO$m g E4oz|2!m □ M-平方因子评价
4na8 L^0v\ □ 相位修正的优化 p{tK_ZBy]c B$a-og( □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) ,/2LY4` 5 w#y2_ GLAD Pro增加的功能: @wN
G z@U}~TvP □ 非线性光学: D$r
Uid 1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) 5<+K?uhm 2.倍频 &t}?2>: 3.自聚焦效应(self-focusing effects) VLvS$0(}Z /yPXMJ6W~R □ 激光过程: F4C!CUI 1.速率方程增益模型(rate equation gain) :0~QRc-u 2.激光起振和Q-switching m#5_%3T
"lVqU □ 优化: ${r[!0| 1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) 7 &%^>PU7 2.使用者自定义评价函数(merit function) ff2d@P,! 3.任何的系统参数都能进行优化 ;)hw%Z]Jj$ 4g` jd □ 几何光学: I9
64 1.精密表面配合光线追迹 nWYCh7 2.透镜组的定义和分析 |%7cdMC '\7G@g?UZ □ 大气效应: N$I03m 1.Kolmogorov扰动 k4\UK#ODe 2.热致离焦(thermal blooming) w4};q%OBj W6/ @W 典型案例图示 5>_5]t
{ x4kWLy7Sz 任意形状的光阑 X9=N%GY[ [xlIG}e9
`wz[='yM WI[:-cv S形光纤波导 2W<n5o DDd/DAkCX
5f7zk z~oDWANP 空间光耦合进入光纤 q!lP"J \Sy7"a
c4mh EE- #%,RJMv 二元光学元件 C"pB"^0 </~ 6f(mg
yW7'? _ -..~K.| 剪切干涉仪 QfpuZEUK @cvP0A
t%VDRZo7 tjnPyaJEl 大气热晕 V2 d,ksKwn ^krk&rW3
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N<c 谐振腔分析 7'p8a<x .T B"eUy
tD=@ SX'Y mLbN/M 模式竞争 *|:Q%xr- v4vf}.L]
n> w`26MMp B;#J"6w 调Q激光器输出特性 s95F#>dr :py\|
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