GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

3bLOT#t   软件简介 f7 ew<c\   wBI:}N@.   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。 }j6|+   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。 _Q\rZ l   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。 |]:6IuslJ   U3aM^   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。 W7s   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。 e?XGv0^qu   tOF8v8Hd   功能特性 1A(f_ 0,.Q   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： bA6^RIf?   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。 taVK&ohWx   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。 Z[RifqaBby   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。 V LeYO5'L   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。 MjBI1|*   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。 <vs*aFq   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 lZ"C~B}9:I   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 7 mA3&<&q   \(?d2$0m   GLAD基本版的功能： /gaC   KKg\n^   □ 整合环境设计区(IDE) 0aGauG[   K)Ya%%6[U#   □ 简单或复杂激光束追迹 Q[!?SSX%   -)"\?+T   □ 相干和非相干交互作用 4;jAdWj3   I_ Gm2Dd   □ 非线性激光增益模型 isnpSN"z   <g&GIFE,   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 g p9;I*!   E9.1~ )   □ 任意形状的光阑 't\sXN+1   0|\JbM   □ 近场-和远场-衍射传输分析 sBxCi~   C3<_0eI   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 O"[#g   kmJ<AnK   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 L'a s^Od   )C$Ij9<A   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 rd(-2,$4   =(<7o_gJ   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) UBuG12U4Y   MqWM!v-M   □ 透镜和反射镜数组 : T4ap_Ycq   FGo)]U   □ 变量数组，可达1024x1024 g1UQ6Oa   ;$r!eFY;   □ 方形数组和可分离的衍射理论 !$-QWKD4   Z 2u U'T   □ 多重，独立的激光束追迹传输 A~a7/N6s;   p|r>tBv?x   □ 自动传输技术控制 JS >"j d#   M7gqoJM'Q   □ 薄片增益模型 (/P-9<"U   1x0)mt3   □ 全局坐标系统 O4W2X@   ka8=`cn   □ 任意的反射镜位置及方位设置 9\r5&#<(I   0M}Ql5+h,   □ 几何像差 r N~V^k   8L))@SA+uJ   □ 大Fresnel数系统模拟 ',Oc+jLR   4Gh%PUV#   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) p!(]`N   mndNkK5o   □ 相位共轭(phase conjugation) (>om.FM   f./j%R@   □ 极化模型 BLo=@C%w5   yA<\?Ps   □ 部分相干光模型 T,4REbm^   ]"vpCL   □ ABCD传输 Js,.$t   ][T>052v   □ 光纤光学和3-D波导 ; JHf0   pmDFmES   □ 二元光学(binary optics)和光栅 ^s/f.#'   hTAZGV(   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 4L2TsuLw   2CPh'7|l   □ M-平方因子评价 \//{\d   Z@#kivcpz   □ 相位修正的优化 4V5h1/JPm   \z=!It]f.   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) mLeK7?GL   L8KMMYh[   GLAD Pro增加的功能： rge/qUr/^   w5Yt mnP   □ 非线性光学： v }"DW?   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) TP)}1@   2.倍频 /.@"wAw:   3.自聚焦效应(self-focusing effects) gs=(h*   2o`L^^   □ 激光过程： AhSN'gWpbF   1.速率方程增益模型(rate equation gain) 6.QzT(   2.激光起振和Q-switching ohB@ijC!   zO)3MC7l*   □ 优化： ~jOk?^6   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) wEb10t,   2.使用者自定义评价函数(merit function) Bjsg!^X7   3.任何的系统参数都能进行优化 e:WKb9nT   &B ^LaRg   □ 几何光学： a"X9cU[   1.精密表面配合光线追迹 V0F&a~Q   2.透镜组的定义和分析 5+iXOs<    |VML.u:N   □ 大气效应： 'WJ3q|o/   1.Kolmogorov扰动 ^9?IS<N0]   2.热致离焦(thermal blooming) e[L%M:e9U   -f8iq[F5   典型案例图示 um1xSf1Xv   |Skhx9};   任意形状的光阑 sb*)K,U   _B^Q;54c   .OSFLY#[?   Z {*<Gx   S形光纤波导 7F wot&   j q1|`:   3g5 n>8-   VPXUy=W   空间光耦合进入光纤 i}r|Zo   8{4jlL;"`?   aO$I|!tl   ps3jw*QZ{5   二元光学元件 PFPZ]XI%F   h_K!ch}   EHX/XM   YS+|n%?   剪切干涉仪 xg_9#   JY6^pC}*   jkfc=O6^   !juh}q&}|   大气热晕 |tuh/e@dx   QL`Hb p   )TzQ8YpO}   o0:RsODl   谐振腔分析 >K-S&Y   w>h\643   vKmV<*K   F!&$Z .   模式竞争 8XdgtYm   )>U7+ Me   Dt=@OZW   bE>"DPq   调Q激光器输出特性 )@[##F2   `(o:;<&3   _%:$sAj   'nSo0cyQ

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