GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

JB'qiuhab   软件简介 ^(m0M$Wk*   09x+Tko9;*   GLAD是由美国Applied Optics Research公司开发的一款专业的物理光学软件，特别适用于激光领域各种光学现象的仿真和评估！软件的开发者George Lawrence教授长期在光学领域排名NO.1的美国亚利桑那大学任教，在物理光学特别是激光领域拥有三十多年的研究经验。 vu>YH)N_h   GLAD使用复振幅来描述光束，采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析，几乎能对所有类型的激光系统进行分析，或对物理光学系统做完整的端-对-端的分析处理，还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。 1bDJ}M~]z   GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。 %d-`71|lG^   m\} =4b   GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 dWIZ37w+D   GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟；（7）偏振效应分析。 }RDb1~6C   Dwk$CJ b3-   功能特性 <q1'Li)_R   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： X#Ak'%J   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。 ${CYDD"mdy   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。 ){jqfkL   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。 B{N=0 cSi   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。 wC(XRqlE   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。 cC'^T6   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 be_C>v   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 p( HyRCH   xf[zEEt   GLAD基本版的功能： Wu]/(F   #EEG>M*xB   □ 整合环境设计区(IDE) 9DY|Sa]#=   Q;Q   □ 简单或复杂激光束追迹 7s$6XO!   )fy<P;g   □ 相干和非相干交互作用 Y+OYoI   B>ge, }{   □ 非线性激光增益模型 N!.kq4$.   sio)_8tp   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 X!2.IsIS8   =]WW'~   □ 任意形状的光阑 .wM:YX'[G   .<0=a|IAz   □ 近场-和远场-衍射传输分析 IsWcz+1n   A-X   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 $dr27tse&<   1m Y+0   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 2Ti" s-   J&n ^y   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 5#yJK>a7   ze*& *csO   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) Zm`'MsgFr   `WP@ZSC6   □ 透镜和反射镜数组 %_]=i@Y~   9*7Hoi4Ji   □ 变量数组，可达1024x1024 xYT#!K1*   wxH(&CB-{   □ 方形数组和可分离的衍射理论 l7!U),x%/U   782[yLyv   □ 多重，独立的激光束追迹传输 cZCGnzy   )RpqZe/h4   □ 自动传输技术控制 Y]D7i?3N   03PN{<   □ 薄片增益模型 <GbnPG?   .vCY%0oE   □ 全局坐标系统 Wg}B@:`T   |LXrGyk^   □ 任意的反射镜位置及方位设置 N |OMj%Uk   ~ >&I^4   □ 几何像差 ({D}QEP   MLkL.1eGSb   □ 大Fresnel数系统模拟  #a|6Q 8   TBoM{s=.   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) {m?K2]](   [Ihp\!xqI   □ 相位共轭(phase conjugation) x`};{oz;   ccHLL6F{   □ 极化模型 2P;%P]~H   NqQM!B]   □ 部分相干光模型 d~togTs1   ak~=[ 7Nv   □ ABCD传输 Z;|0"K   +YGw4{\EL   □ 光纤光学和3-D波导 VEFwqB1l   aF;]7i@   □ 二元光学(binary optics)和光栅 `<l/GwtAJ   icKg7-$N   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 h,!G7V   &=+cov(3   □ M-平方因子评价 oTp lxF1   hQd@bN8   □ 相位修正的优化 QN{}R;s   ::3iXk)   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) >?\v@   `:-@E2   GLAD Pro增加的功能： PV,k YM6   fD3jwPL   □ 非线性光学： fg>B   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) I]uOMWZs   2.倍频 |Ak =-.   3.自聚焦效应(self-focusing effects) @);!x41f   }skRlC   □ 激光过程： 6b#:H~ <   1.速率方程增益模型(rate equation gain) [9db=$v8$   2.激光起振和Q-switching X]&;8   c{f:5 p   □ 优化： #f|NM7   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) +WU|sAK"   2.使用者自定义评价函数(merit function) h a,=LV   3.任何的系统参数都能进行优化 Tdk2436=   KG4#BY&^   □ 几何光学： =ELDJt   1.精密表面配合光线追迹 n!l./>N   2.透镜组的定义和分析 ^hl] s?"3   tn:/pPap   □ 大气效应： s{1Deek=   1.Kolmogorov扰动 p,[XT`q^   2.热致离焦(thermal blooming) 6h0U   9QX ~aX   典型案例图示 zDvP7hl   7 BnenHD   任意形状的光阑 [6&CloY3   oqd N5+xt   4mM2C`I   9J2q`/6~e   S形光纤波导 3j=%De   YP$*;l   ; $ ?jR c   fzkCI   空间光耦合进入光纤 Q~b M   c :@OX[##   >^a"Z[s[   }Pm(oR'KTJ   二元光学元件 w.T=Lzp   +GYI2   LrM.wr zI/   ~J. Fl[   剪切干涉仪 syC"eH3{   cyHaku+   aaqd:N)   qm'C^X?   大气热晕 3w<j:\i   Z$#ZYD   ^pQo`T6   \@}$Wjsl   谐振腔分析 z:i X]df   e??{&[   rs 1*H   Br ^rK}|l   模式竞争 T956L'.+G   &x0TnW"g   n?P 5pJ   ]|$$:e^U9   调Q激光器输出特性 "$E!_   ev: !,}]w   P8, {k   Y="&|c=w#L

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