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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 vGwD~R  
    4E\ntufo  
    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。 %*c|[7Z~V  
    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。 y32++b!  
    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。 >Ryss@o  
    BemkCj2  
    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。 2^#UO=ct  
    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。 qd~98FS  
    aiZo{j<6  
    功能特性
    NJf(,Mr*|  
    GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: *P R_Y=v%  
    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。 Z/= %J3f  
    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。 zWs*kTtA  
    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。 !NLvo_[Y  
    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。 C'czXZtn  
    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。 C!{AnWf  
    6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 ~po%GoH(K  
    7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 xY'qm8V  
    ,&&M|,NQ&s  
    GLAD基本版的功能 >2CusT2  
    tNuCxb-  
    □ 整合环境设计区(IDE) !x$ :8R  
    Eu/y">;v#  
    □ 简单或复杂激光束追迹 mzE$aFu8  
    ^ ]qV8  
    □ 相干和非相干交互作用 ^b!7R <>~  
    +lgF/y6  
    □ 非线性激光增益模型 0 \Yx.\X,  
    Ivt} o_b*  
    □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 4:Xj-l^D  
    +'['HQ)  
    □ 任意形状的光阑 +#qt^NO  
    *e3L4 7"G  
    □ 近场-和远场-衍射传输分析 }u-S j/K  
    MkW1FjdP  
    □ 稳态和非稳态谐振腔模型 c@9Z&2)  
    4l ZJb  
    □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 { LT4u ]#  
    |3, yq^2  
    □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 Ue3B+k9w  
    Vv]$\`d#  
    □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) |Sr\jUIWn  
    te;Ox!B&  
    □ 透镜和反射镜数组 7mn,{2  
    6I&j cHH  
    □ 变量数组,可达1024x1024 N$%61GiulT  
    i9;27tT~<  
    □ 方形数组和可分离的衍射理论 KIKq9*  
    4aN+}TkH@G  
    □ 多重,独立的激光束追迹传输 [T4 pgt'H  
    L8:]`M Q0  
    □ 自动传输技术控制 0Q$~k  
    V9zywM  
    □ 薄片增益模型 4ypRyO  
    ]M~8 @K  
    □ 全局坐标系统 mNx,L+ 3  
    }0BL0N`_  
    □ 任意的反射镜位置及方位设置 G}P)vfcH  
    3q#"i&  
    □ 几何像差 8B*E+f0  
    VR4E 2^  
    □ 大Fresnel数系统模拟 KP=D! l&q  
    Mu'^OX82  
    □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) X:G& 5  
    E 4='m  
    □ 相位共轭(phase conjugation) H}h~~7E  
    [xtK"E#  
    □ 极化模型 %Lp2jyv.  
    DYo<5^0  
    □ 部分相干光模型 [|a( y6Q  
    pxw{  
    □ ABCD传输 oUQGLl!V  
    b&=]S(  
    □ 光纤光学和3-D波导 #D`S  
    DC|xilP1O  
    □ 二元光学(binary optics)和光栅 $yDW.pt  
    vIVw'Z(g}  
    □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 e=gboR  
    oMh~5 W  
    □ M-平方因子评价 #0P!xZ'|{  
    6sYV7w,'@  
    □ 相位修正的优化 fDU+3b  
    hz< |W5  
    □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) UvPp~N 7,  
    fd?bU|I_2  
    GLAD Pro增加的功能 6oj4Rg+(  
    <K.Bq]  
    □ 非线性光学: 5 R,la\!bQ  
    1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) f\h%; X  
    2.倍频 A#Xj]^-*  
    3.自聚焦效应(self-focusing effects) C!!mOAhJ  
    lq1[r~  
    □ 激光过程: <^ #P6  
    1.速率方程增益模型(rate equation gain) #mgA/q?A  
    2.激光起振和Q-switching 0fnZR$PB  
    7^ B3lC)  
    □ 优化: LIr(mB"Y0  
    1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) UskZ%J  
    2.使用者自定义评价函数(merit function) Ab*] dn`z  
    3.任何的系统参数都能进行优化 T|;^.TZ  
    &}zRH}s;  
    □ 几何光学: $!a?i@  
    1.精密表面配合光线追迹 'oC$6l'rQ  
    2.透镜组的定义和分析 C0zrXhY_v  
    5\VxXiy 0  
    □ 大气效应: mYX56,b}5  
    1.Kolmogorov扰动 M|U';2hZN:  
    2.热致离焦(thermal blooming) -{!&/;Z  
    m +Y@UgB  
    典型案例图示 IK8%Q(.c  
    G-2EQ.  
    任意形状的光阑 [FB&4>V/  
    N%O[  
    r k@UsHy  
    'yE*|Sx  
    S形光纤波导 /M 0 p_4  
    F b1EMVu  
    N].4"0Jv-D  
    f](I.lm:  
    空间光耦合进入光纤 YjFWC!Qj$  
    =Wj{]&`  
    _~ v-:w  
    V{KjRSVf=  
    二元光学元件 _]P a>8X*  
    ]+AAT=B<!  
    {&uT3*V1  
    s}jlS  
    剪切干涉仪 SAP;9*f1\  
    > 9o{(j  
    ,`<]>;s  
    ja?s@Y}-9s  
    大气热晕 _ ~|Q4AJ  
    ?k"0w)8  
    Ax f^hBP  
    L4~ W/6A  
    谐振腔分析 &uPDZ#C-  
    Q ]/B/  
    $iwIF7,\P  
    (e(Rr 4  
    模式竞争 RXM}hqeG  
    iNXFk4  
    )]wuF`  
    pOKeEW<q  
    调Q激光器输出特性 .`Sw,XL5  
    YhS{$ Z  
    +uELTHH=  
    bhn5Lz$z  
    U3/8A:$y  
    0#<WOns1   
    #J\s%60pt  
    QQ:2987619807 8|6~o.B.G  
     
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