[转载]激光分析设计软件:GLAD [复制链接]

前面发过个贴子也是关于介绍GLAD的，但不全面，这里重新介绍一下，及GLAD模拟谐振腔的例子。本楼为手打，楼下转自迅技 ，发这个贴希望需要大家能全面了解下GLAD。毕竟好的软件也要推广。 8qoMo7-f  
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GLAD为商业化的物理光学设计工具软件，主要的应用领域为光学和激光的分析设计，商品化激光设计，激光研发实验，稳态和非稳态共振腔设计，暂态激光响应，照相平版平印刷术，光束控制的高效率相们平板，绕射效应，单模及多模态波导等等

         GLAD为Applied Optics Research(AOR)公司的产品，这家公司在激光模型，和物理光学等分析设计软件的开发，已有20年的经验。GLAD为唯一商业化的复杂物理光学设计工具软件，并且广泛的被应用到光学和激光的分析设计领域上，目前全球已有上百家的公司和国家实验室使用这套软件。 QpH'P
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      GLAD在激光和物理光学的分析设计有它独到的地方，它几乎能对所有类型的激光做模块设计，或对物理光学系统做完整的端点-对-端点的分析处理，还囊括完整的绕射传输，详细的激光增益处理，和许多其它的激光及物理光学效应。 7O2/z:$f  
       GLAD使用复数的振幅来描述波前，并能对光束的整个传输路径做绕射模型。几何光学描光对于影像用途的传统透镜设计已经足够，但是对于处理一般绕射，激光增益，非线性光学，同调和非同调交互作用，以及物理光学效应等等，则非GLAD无法处理。GLAD有两种等级，分别为：GLAD和GLAD Pro。　 &;6`)M{*}  
GLAD的应用领域： 0|qAxR-  
所有使用同调(或部分同调)光源的人可从这个软件得到效益，GLAD已经广泛的被使用到大部份进阶物理光学模型，并被应用到商品化激光设计，激光研发实验，稳态和非稳态共振腔设计，瞬时激光响应，照相平版印刷术(photolithography)，光束控制的高效率相位平板，绕射效应，和单模及多模态波导。　 u]wZQl#-  
GLAD浏览： R+:yVi[F]U  
GLAD具高度弹性，功能强大，和易学易用等特色。使用GLAD能对简单光学系统和高度复杂、多重激光结构做模块化，这个程序的设计目的是用来分析所有光束型态的追迹，和激光型态：囊括绕射，工作介质(active media)，孔径，透镜和镜子，以及像差。 y8Ir@qp5  
在GLAD中光束的表现方式，为复数数值振幅的方形演算数组，这个复数是用来表现光束强度，和传输光束的电场相位计算结果，这是目前最广泛而且功能最强大的设计技术。一些功能较简单的方法，例如描光，高斯光束传输，ABCD方法，和旋转对称传输方法等等，无论在功率、精确度、或多样性等方面，都无法望其项背。 CZe ]kXNv  
GLAD的输入方式为简单的文字指令语法，它能做初始参数的定义、光束数目、波长、和其它数据的输入。GLAD指令语法可用来定义光束传输的引发事件，与增益介质的交互做用，孔径的绕射，经过传统光学组件的折射或反射，或其它事件。 ;]puq  
GLAD的指令语法也能提供使用者自定变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。

          GLAD模拟谐振腔的例子 c]-<vkpV  
     \7eUw,~Q>  
GLAD对于系统的模拟一般可以分为以下几个步骤： "cGk)s  
（1）环境初始化，内存和CPU的分配，变量类型的声明，以及是否写屏（即：命令语句在执行过程中是否显示在屏幕上）等； .sW|Id )  
（2）光束初始化，主要是定义采样阵列大小、采样点间隔，系统工作波长以及光束的初始分布等； k'Hs}zeNn  
（3）建立系统的物理模型，通常采用宏结构，相当于子程序。以谐振腔分析为例，这一步骤主要是指创建一个宏命令来表征光束在谐振腔内一个往返传输过程。 e]aDP1n3t  
（4）运行系统的物理模型，通常指运行多次宏结构。 @;4zrzQi7  
（5）对运行结果进行分析，可以将其在GLAD中以各种形式的图表示出来，也可以将需要的数据保存起来供其他程序调用处理。 qq`4<0I>  
以下以无源谐振腔的分析为例，具体审查一下以上所说的几个步骤，谐振腔结构如图所示：
//MUeTxR  
s^TZXCyF o  
dDMJ'  
（1）环境初始化 3*bU6$|5FP  
variab/dec/int pass #设置变量类型 >uB?rGcM  
（2）系统模型建立，以宏的方式体现 ~/U1xk%  
macro/def reson/o #宏名称定义 P;no?  
pass = pass + 1 # increment pass counter 往返次数自加 ;1=1:S8  
prop 45 # propagate 45 cm. 传输45cm XJB)rP  
mirror/sph 1 -50 # mirror of 50 cm. Radius 到达球面镜 I,DS@SK  
clap/c/n 1 .14 # .14 cm. radius aperture 设置球面镜的大小 uMv,zO5  
prop 45 # propagate 45 cm. along beam 光束经反射后继续传输45cm 8d{0rqwNE  
mirror/flat 1 # flat mirror 遇到平面反射镜 U>SShpmZA  
variab/set Energy 1 energy # set variable to energy value 将光束的能量存在变量Energy中 T<>,lQs(a  
Energy = Energy - 1 # calculate energy difference 计算光束能量的变化量，以便下面用作收敛与否的判断依据 z6P$pqyF  
udata/set pass pass Energy # store energy differences 储存光束能量的变化量 y<3-?}.aZ  
energy/norm 1 1 # renormalize energy 光束能量进行归一化 1H`,WQ1mG  
plot/l 1 xrad=.15 # make a plot at each pass 每一程对光束的分布作图 {fM'6;ak  
macro/end #宏定义结束 8W7J3{d  
（3）光束初始化 On?v|10r'  
array/set 1 64 # set array size 设置采样矩阵大小 ^ +\dz  
wavelength 0 1.064 # set wavelengths 设置波长 hfB%`x#akQ  
units 1 .005 # set .005 cm sample spacing 设置采样间隔 {TROoX~H?  
resonator/name reson # set name of resonator macro 设置谐振腔名字 YP<ms  
resonator/eigen/test 1 # find resonator properties 寻找本征值 BOX2O.Pm  
resonator/eigen/set 1 # set surrogate beam to eigen mode 将拟合光束设置为本征模 2pCaX\t  
clear 1 0 # clear the array 光束初始化为0 e%M;?0j  
noise 1 1 # start from noise 从噪声开始 2tO,dx  
energy/norm 1 1 # normalize energy 能量归一化 KF}hV9IU  
pass = 0 # initialize pass counter 往返次数初始化为0 {YC@T(  
（4）运行物理模型 Gz0]}]A  
reson/run 100 # run resonator 100 times 宏运行100次 j;r-NCBnz  
（5）数据分析以及处理 >R_&Ouh:  
title Energy loss per pass #设置图形的标题 ^7*11%Q  
plot/watch plot1.plt # set plot name 设置图形窗口的名称 Y@iS_lR  
plot/udata min=-.05 max=.0 # plot summary of eigenvalues 设置横坐标范围 XT*sGM  
title diffraction mode shape #设置图形的标题 Tidn-2L73O  
set/density 32 # set plot grid to 32 x 32 设置网格密度 pki%vRY  
set/window/abs -.05 .05 -.05 .05 # set plot window设置图形窗口大小 c6]U E@A  
plot/watch plot2.plt # set plot name设置图形窗口的名称 ^76]0`gS  
plot/iso 1 # make an isometric plot 作图 8,%^ M9zBP  

GLAD的能力： BxmWIItz  
程序代码架构： gf@:R'$:+  
1.32-Bit &z3o7rif$  
1.多线的快速向应，支持双CPU  c?-H>u  
使用者接口： I236RIq  
1.交谈式指令结构 Y.UFbrv  
2.多重输出窗口 zw[m9N5\h  
3.简单文字指令语法 !pW0qX\1n  
图形显示： x9g#<2w8  
1.等相，剖面，极化，等高线图  8nJpp  
2.支源Postscript，metafiles(*.wmf)Windows %> eiAB_b  
3.支源Postscript，HPGL，和HP Laser JetDOS A/s?x>QA  
宏指令： cq]6XK-W  
1.代数描述 
L2z[  
2.指令有提供使用者自定变量 n\53wh@+  
3.具有前置/后-处理接口 0~S^
Y1hH  
详细的文件： 0S~rgq|O  
1.理论说明GLAD niyV8
v  
2.指令说明GLAD CTa57R  
3.范例手册GLAD u6agoK|^9  
4.补充范例手册 Otuf]B^s  
广泛的例子： D@.6>:;il  
1.超过90个完整范例 ?a5!H*,  
2.以各式各样的系统做详细说明　 ##*3bDf$-5  
GLAD的特色： Y3b *a".X  
整合环境设计区(IDE) `;C  V=,M  
简单或复杂多重激光束追迹 D,feF9  
同调和非同调交互作用 0,")C5j  
非线性激光增益模型 QW
YJ*  
透镜和镜子：球面镜、圆环体或柱面镜 ~>|ziHx  
一般孔径型态 }}~|!8  
近场-和远场-绕射传输分析 }7Q%6&IR  
稳态和非稳态共振腔模型 e7 o.x
R  
为共振腔设计提供的特殊功能 L,!?Nt\  
Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 L8B!u9%  
平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) 0(HU}I  
透镜和镜子数组 (<9u-HF#  
变量数组，可达1024x1024 fHFE){  
方形数组和可分离的绕射理论 ]a`$LW}  
多重，独立的激光束追迹传输 hgq;`_;1,  
自动传输技术控制 g7H(PF?  
增益报表 ktIFI`@w)  
广域作标系统 z03K=aZ  
任意的镜子位置及方位摆设 })%{AfDRF  
几何像差 `c$V$/IT  
允许高的Fresnel数值 2^7`mES  
Zonal自适应光学模块(Zonal adaptive optics model) @yYkti;4-  
相位共轭(phase conjugation) !a\^Sk /  
极化模型 ?J0y|  
部份同调模型 {l@{FUv  
ABCD传输 CU0YIL  
光纤光学和3-D波导 L4W5EO$  
二元光学(binary optics)和光栅 'w aaw_>b  
高数值孔径(NA)物镜的绕射向量 E1 2uZ$X  
M-平方的特征化 1% `Rs
  
相位修正的优化 He@KV=  
模拟退火优化(simulated annealing optimization) >t+P(*u  
GLAD Pro增加的特色： (
bS&D/N.  
非线性光学： 0y\Z9+G:  
1.放大，四光线混合(Four-wave mixing)Raman :3 mh@[V  
2.倍频 !ohN!P7&  
3.自聚焦效应(self-focusing effects) 
SpBy3wd  
激光效应： LghfM"g  
1.变率方程增益(rate equation gain) QT}tvm@PMq  
2.激光启动和Q-switching 2=}FBA,2  
优化： Q>z8IlJ}  
1.任意结构的至少平方优化(least squares optimization) X?Q4}Y  
2.使用者自定绩效函数(merit function) yHaGkm  
3.任何的系统参数都能进行优化 PA*5Bk="q  
几何光学： *T1_;4i  
1.精密表面配合表面描光 \;Weizq5  
2.透镜组可被定义和分析 kJR`:J3DJ  
大气效应： %C]>9."  
1.扰动Kolmogorov Q!3_$<5<E>  
2.热致离焦(thermal blooming)　　 4qa.1j(R/  
工作平台： 4,ag(^}=  
1.Windows 3.1, Windows 95, Windows NT *4 n)  
2.：Sun, HP700, CrayUnix Workstations　 |s_GlJV.  
批注 ALHIGJW:6$  
1.工作介质(active media)：这种介质可以产生受激发射 =_^X3z0  
2.适应光学(adaptive optics)：现代激光技术能产生受绕射限制的光束，以发出高功率光束，但是在传输过程会遇到干扰，主要有三方面：1.光组形变；2.空气流动的不均匀性；3.空气受热(后两项为大气扰动范畴)。设法避免这些干扰的方法称为适应光学。 i.#:zU%o  
3.四光线混合(Four-wave mixing)或四光子混合(four-photon mixing)：1973年出现的一种应用多光子过程的可调谐激光，优点是可调谐的范围很广，从2.0~24.5 um。它的输入为两具可调谐的染料激光，混合过程在碱金属蒸气中进行。 *qq+jsA6wH  
4.自聚焦效应（self-focusing effects）：一种非线性光学现象，有许多物质在提高光强度后折射率随之提高，按几何光学，外缘光将向内偏，而且偏后光更加强向内偏，终于形成自聚焦现象。　 LP=)~K
<  
自离焦效应或热致离焦(thermal blooming)：一种非线性光学现象，强光在非线性介质中所生热效应足以使其附近折射率变低　

请大家关注，非常实用的一款软件，谢谢~~

顶起，好的软件需要大家的关注

xunjigd:顶起，好的软件需要大家的关注 (2012-03-01 09:05)  z!\*Y =
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ABkl%m6xf  
你是销售这款软件的？？

嗯哼，你有需要么？

GLAD原厂长短期培训班： QW"! (`K  
.(vwIb8\_  
课程时间：2012年6月27日（三）-29日（五）AM9:00-PM4:00 11lsf/IP  
v,t:+ !8  
课程地址：上海南华庭酒店三楼会议室（上海市徐汇区中山西路2525号） v0y(58Rz.  
j.YA2mr  
NVs@S-rpX  
通过课程可获得对衍射，光学传输，激光增益，波导和非线性光学元件直观的了解，可以学习到重要的数值建模。课程包括基本的理论讲授，实际案例的深入讨论及通过上机操作进行解决问题等结合。 #;<Y[hR{P  
=">NQ)98u  
这个课程是GLAD基础入门课程。当系统要考虑到衍射，增益，非线性作用和相干等影响时，可用GLAD进行模拟这些物理光学效应。本课程不要求学员此前用过GLAD软件，但是需要具备光学或者激光的一些基本的知识。 v>56~AJ  

学员通过课程可获得对衍射，光学传输，激光增益，波导和非线性光学元件直观的了解，可以学习到重要的数值建模。课程包括基本的理论讲授，实际案例的深入讨论及通过上机操作进行解决问题等结合。 1Z;iV<d  
这个课程是GLAD基础入门课程，当系统要考虑到衍射，增益，非线性作用和相干等影响时，可用GLAD进行模拟这些物理光学效应。本课程不要求学员此前用过GLAD软件，但是需要学员具备光学或者激光的基本知识。