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软件简介 z%iPk'^ 8eYEi 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。 *[*q#b$j 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。 x%HxM~& 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。 kqxq'Aq)d iA[o;D# 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。 -K H"2q 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^3j|'mG X.[bgvm~C 功能特性 AE~@F4MK GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势: dU2; 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。 *+2_!=4V 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。 ;Bj&9DZd 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。 u86PTp+ 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。 aDxNAfP
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。 pV;0Hcy 6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 x(R;xB 7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 o?Cc ^;.u}W GLAD基本版的功能: ,J-|.ER-> j3T)gFP □ 整合环境设计区(IDE) ,4 _H{+M kv, !"< □ 简单或复杂激光束追迹 4
2DMmwB w/rJj* □ 相干和非相干交互作用 $Bl51VjN S<*IoZ?T □ 非线性激光增益模型 yjH'< r]DU □ 透镜和反射镜:球面镜、柱面镜 ZH8 w^} #s15AyKz5 □ 任意形状的光阑 5>daWmD ksuePMIK □ 近场-和远场-衍射传输分析 N- knhA _~ei1
G.R □ 稳态和非稳态谐振腔模型 |G$-5
7fk A#19&} □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 \[.qN %"fO^KA.h] □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 RWo7_X O 6NhGTLI □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) T]tu#h{
a rKI<! □ 透镜和反射镜数组 K[0z$T\
?wCX:?g □ 变量数组,可达1024x1024 #\n*Qg4p D1 v0`od' □ 方形数组和可分离的衍射理论 J5HK1 [u2t1^#Ol □ 多重,独立的激光束追迹传输 9#&H'mG QRBx}!:NZ# □ 自动传输技术控制 4;CI<&S JoiGuZd> □ 薄片增益模型 BG?>)]6 `XK\',
}F □ 全局坐标系统 II.:k.D` .74C~{}$ □ 任意的反射镜位置及方位设置 a|oh Ad .r6x9t □ 几何像差 Lw_|o[I} ]H}2|~c □ 大Fresnel数系统模拟 I^ ![)# FC &Mudu/KTr □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) SlR//h *.k*JsU~B □ 相位共轭(phase conjugation) U4K ZPk 0zSz[;A □ 极化模型 \gPMYMd Ry]9n.y □ 部分相干光模型 0:u:#))1 V,d\Wk k/ □ ABCD传输 {j]cL!Od JW^ ${4 □ 光纤光学和3-D波导 JJ_Z{ w?|qKO □ 二元光学(binary optics)和光栅 SE^l`.U@ j7gTVfO □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 Y)pop:y t ,h'Q □ M-平方因子评价 EC[]L'IL ?#(LH\$l_ □ 相位修正的优化 Hv,ll1@h 4=|Q2qgFV □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) IjRUr \ l Z.Z;p/4F GLAD Pro增加的功能: $6wSqH?q o ^UOkxs. □ 非线性光学: Qr3!6 1.Raman放大,四波混频(Four-wave mixing) E wFq1~ 2.倍频 q@[F|EF= 3.自聚焦效应(self-focusing effects) ^GY^g-R Y!_c/ !Tx □ 激光过程: hB.8\-}QMq 1.速率方程增益模型(rate equation gain) *p\Zc*N;% 2.激光起振和Q-switching YF-E1`+?< ,iP
YsW]5 □ 优化: <iU@ M31 1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) 7>O`UT<t4@ 2.使用者自定义评价函数(merit function) <Y?Z&rNb 3.任何的系统参数都能进行优化 a?r$E.W'& l$9k:#\FD □ 几何光学: r.zgLZ}3&V 1.精密表面配合光线追迹 r1<*=Fs=>> 2.透镜组的定义和分析 +<[ q"3 $Uy+]9
□ 大气效应:
-WqhOZ 1.Kolmogorov扰动 ROQ]sQpk 2.热致离焦(thermal blooming) j;_ +z?gf*G_W' 典型案例图示 U~7udUR ?VE'!DW 任意形状的光阑 A~a 3bCX+" P*
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c]#}#RJ`\ !Ea! "} S形光纤波导 q/I( e *|\bS "
16 `M=R 7JQ4*RM 空间光耦合进入光纤 K\U`gTGc -`\rDPGf
v(.mM9> Bt@?l]Y 二元光学元件 6&SNFOX{@ 8HBwcXYoHh
QH(&Cu, Ii[U% 剪切干涉仪 `&q+ f+z z[_Y,I
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$^/$N 大气热晕 Z!|r> t>}S@T{~T
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