软件简介 !I
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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。 p5w g+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。 @Kb~!y@G
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。 En%o7^W++
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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。 3
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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。 ,)m-nZ5
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功能特性 `{;&Qcg6m
GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: !0_Y@>2
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。 &~i
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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。 <\
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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。 mjc:0hH
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。 p
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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。 {[iQRYD0|
6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 !7|9r$
7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 b8Sl3F?-~
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GLAD基本版的功能: dg<fUQ
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□ 整合环境设计区(IDE) %8}w!2D S
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□ 简单或复杂激光束追迹 3mpjSL
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□ 相干和非相干交互作用 2sq<"TlQXI
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□ 非线性激光增益模型 6f1Y:qK'@
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□ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 WVFy Zp B
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□ 任意形状的光阑 U{m:{'np(H
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□ 近场-和远场-衍射传输分析 Nzt1JHRS
o^J&c_U\3'
□ 稳态和非稳态谐振腔模型 kv2:rmv
o$;x[US
□ 为谐振腔设计提供的特殊功能 ".=EAXVU
m\Nc}P_"p
□ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 A
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□ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) b?,y%D)'
~KvCb3~X
□ 透镜和反射镜数组 F*u;'K
S6I8zk)Z4
□ 变量数组,可达1024x1024 "Y6mM_flq
r6<}S(
□ 方形数组和可分离的衍射理论 m5*RB1
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□ 多重,独立的激光束追迹传输
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□ 自动传输技术控制 X8TZePh
xR3A4m
□ 薄片增益模型 4v7RX
otx7J\4
□ 全局坐标系统 Qw+">
&,xM;8b
□ 任意的反射镜位置及方位设置 ^TGHWCK!t
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□ 几何像差 bzS [X
C_/oORvK
□ 大Fresnel数系统模拟 XhiC'.B_
N4pA3~P
□ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) =r2d{
WF7RMQ51j
□ 相位共轭(phase conjugation) Z^3Risi
.nN7*))Fj
□ 极化模型 #</yX5!V
'}=M~
□ 部分相干光模型 J^T66}r[f,
kaLRI|hC
□ ABCD传输 Y|L57F
n1|%xQBU@
□ 光纤光学和3-D波导 Et(prmH
D3OV.G]`
□ 二元光学(binary optics)和光栅 RPu-E9g@
=/;(qy9.-R
□ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 ?.H*!u+9>
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□ M-平方因子评价 9UZX+@[F
K;~dZ
□ 相位修正的优化 C/JFg-r
RXDk8)^
□ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) h7{W-AtM7_
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GLAD Pro增加的功能: ^AN9m]P
1,E/So
□ 非线性光学: ?w+T_EH
1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) bYz:gbs]4|
2.倍频 M:~#"lfK
3.自聚焦效应(self-focusing effects) [,c>-jA5
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□ 激光过程: Z=xrjE
1.速率方程增益模型(rate equation gain) f"Z2&