概述
组件库介绍
二维拓扑图建模
三维光路建模
仿真运行
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EasyLaser是一款基于组件的激光系统通用仿真软件,它为激光系统运行过程中主要物理环节的局部或整体仿真提供了一个方便、快捷的平台。

它具备对光束的光学元件间传输、大气传输、电视成像、自适应光学校正、识别提取跟踪等复杂过程的建模与仿真能力。

用户可任意选择组合元件,快速搭建不同的激光系统仿真模型,大大提高其建模仿真的工作效率。

由北京应用物理与计算数学研究所研制。

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EasyLaser软件能够对激光系统运行过程中的主要物理环节进行仿真,包括:

  • 仿真场景的模拟;
  • 目标图像及运动特性的模拟;
  • 激光源与信标光源的模拟;
  • 光学元件特性的模拟;
  • 光学元件间光束波动传输与几何传输的模拟;
  • 大气常规特性及光学特性的模拟;
  • 大气湍流相屏的模拟;
  • 光束大气传输的模拟;
  • 扩展目标大气传输及光学成像的模拟;
  • 望远镜系统对目标识别、捕获、提取和跟踪的模拟;
  • 自适应光学系统对光束校正的模拟等。

这些物理仿真能力分为以下8个组件库实现,

  • 光源组件库;
  • 光学组件库;
  • 传感器组件库;
  • 控制组件库;
  • 目标/场景组件库;
  • 信号组件库;
  • 辅助组件库。

下图是目前组件库中已开发完成的组件列表,还将不断丰富和完善。这些组件是基于多年从事激光大气传输与控制领域研究所积累的成熟模块研发的,这些模块经过了多次试验的检验与验证,具备较高的可靠性与准确性。

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EasyLaser将基本的实体(如光学元件)或物理过程(如传输)抽象为可重用的独立组件,用户只需按照光路布局,采用“方块图连线”的可视化建模方式,直观地组装“方块”(组件)并配置参数,就可以创建复杂的光学系统,并自动生成仿真程序,从而实现相关问题的仿真分析。

二维拓扑图中每个组件具有一定的输入和输出端口,不同类型的端口标识不同类型的数据内容:光束、光瞳、图像、指令等。端口的位置可任意摆放在组件的上、下、左、右。连线时具备错误识别功能,不同类型的端口无法互连。可以设置光学元件的光路通道,通道个数无上限,可通过修改连线的颜色和线型对不同的光路加以区分,能够实现对复杂场景(多光源、多平台、多目标、多信标或中继系统等)的建模和仿真。

可以将搭建好的仿真系统“保存”为项目文件,项目文件可以被“读取”、“修改”和“合并”,从而能够在已有项目的基础上快速构建新项目。

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EasyLaser的每个组件拥有独立的用户界面,用于设置其物理和数值参数,大多具有可视化的预览功能。

光源

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下图为AO参数辅助设置工具界面,通过它可以方便地设置哈特曼子孔径数目、形状、大小和排布,波前重构的方法和参数,变形镜和倾斜镜的驱动器的个数和排布。

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EasyLaser提供三维虚拟光路工具,使复杂光路的建模更加直观、容易。

在三维虚拟光路中可查看各个光源和光学元件的几何布局和各段光束的传输方向,以及每束光在元件上的投影区域。当光源和元件的位置或方向发生改变时,光束的方向也自动随之更新。

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在仿真模型执行前,用户只需要进行简单的运行配置(包括仿真步长、步数、进程分配、后处理信息配置等,如下图)。

EasyLaser的仿真引擎会自动分析并生成仿真程序,根据用户的配置输出仿真结果信息。

用户可以自行设置仿真进程的总数及进程的分配,以优化负载均衡,缩短计算时间。

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只需要将某组件端口与“显示”组件相连,即可实现仿真计算结果的实时可视化。计算结束后,可选择查看每一帧的结果。

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