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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: >2CusT 2 tNuC xb- □ 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
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+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 [T 4 pgt'H L8:]`MQ0 □ 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 px w{ □ 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~N7, fd?bU|I_2 GLAD Pro增加的功能: 6oj4Rg+( <K.Bq] □ 非线性光学: 5R,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$6l'rQ 2.透镜组的定义和分析 C0zrXhY_v 5\VxXiy0 □ 大气效应: mYX56,b}5 1.Kolmogorov扰动 M|U';2hZN: 2.热致离焦(thermal blooming) -{!&/;Z m+Y@UgB 典型案例图示 IK8%Q(.c G-2EQ. 任意形状的光阑 [FB&4>V/ N%O[
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N].4"0Jv-D f](I.lm: 空间光耦合进入光纤 YjFWC!Qj$ =Wj{]&`
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W/6A 谐振腔分析 &uPDZ#C- Q]/B/
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