GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

^#_gk uyd!   软件简介 gT)(RS`_)   uKJ:)oyaCP   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。 ,P~e)<.   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。 Cd%5XD^   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。 F -;JN   mY 1l2   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。 )M8d\]   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。 YgEd%Z%4   @yTu/U   功能特性 ,HjJ jpE   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： /uw@o9`~2-   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。 yhH2b:nY(9   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。 y_WC"   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。 0LQRQuh1   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。 392V\qtS   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。 LK h=jB^bT   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 $xu2ZBK   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 : /5+p>Ep}   khX/xL   GLAD基本版的功能： 4phCn5   voZaJ2ho/O   □ 整合环境设计区(IDE) }u^bTR?3   h[(YH ;Y   □ 简单或复杂激光束追迹 0]>bNbLB"   OS[ s Qo5   □ 相干和非相干交互作用 2-F7tcya|   Jk.x^   □ 非线性激光增益模型 i@/%E~W   ?wtKi#k'v#   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 ]yOM   >\JPX   □ 任意形状的光阑 SlsNtaNt   HG7Qdw2+O   □ 近场-和远场-衍射传输分析 }-[l)<F:    m0G"Aj   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 ?"b __(3   v8-szW).   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 8i6iynR   t_/qd9Jv   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 wo9R:kQ   6Emn@Mn=   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) -n:2US<   C5=^ cH8   □ 透镜和反射镜数组 1XS~b-St   X[J<OTj`$   □ 变量数组，可达1024x1024 WGV]O|   ` _ ^I 2   □ 方形数组和可分离的衍射理论 [CHN3&l-5S   z{R Mb   □ 多重，独立的激光束追迹传输  WDNj7   !UzE&CirV   □ 自动传输技术控制 H8HH) ^   6~ET@"0uK   □ 薄片增益模型 0Cc3NNdz   [ ]OS p&   □ 全局坐标系统 S> Fb'rJ3   OBFM70K   □ 任意的反射镜位置及方位设置 mcwd 2)   li3X}    □ 几何像差 41R~.?   qLBQ!>lR   □ 大Fresnel数系统模拟 PR;Bxy   $jk4H+H-   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) i@{b+5$   L<   □ 相位共轭(phase conjugation) s2sJJdN   W&A^.% 2l   □ 极化模型 @>`N%wH'   8hV4l'Pa72   □ 部分相干光模型 i{g~u<DH)Q   &*Z)[Bl   □ ABCD传输 p7},ymQ|YQ   ,9OER!$y   □ 光纤光学和3-D波导 T&dc)t`o   }T%E;m-   □ 二元光学(binary optics)和光栅 #E4oq9{0*W   <MxA;A   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 TGpdl`k\T   :hHKm|1FE   □ M-平方因子评价 0>,i] |Y   $y)tcVc   □ 相位修正的优化 SOD3MsAK   MO]zf3f!   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) 0Dd8c\J   RaiYq#X/   GLAD Pro增加的功能： Ow0~sFz   _)CCD33$   □ 非线性光学： lfoPFJ Z   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) 0l(G7Ju   2.倍频 j1JdG<n   3.自聚焦效应(self-focusing effects) ,[n=PJVw/   ?:PF ;\U   □ 激光过程： CyS.GdyP   1.速率方程增益模型(rate equation gain) 5"#xbvRS0H   2.激光起振和Q-switching 787i4h:71   9dg+@FS}=   □ 优化： Gy E5jh2   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) ~@^pX*%i   2.使用者自定义评价函数(merit function) Ud-c+, xX   3.任何的系统参数都能进行优化 Swv =gu   pfk)_;>,   □ 几何光学： voN,u>U   1.精密表面配合光线追迹 5N>L|J2   2.透镜组的定义和分析 kKQD$g .z6   7r3EMX\#Qm   □ 大气效应： P+p:Ed8 0   1.Kolmogorov扰动 1 RyvPP   2.热致离焦(thermal blooming) Kn+ B):OY+   0@!-+}i   典型案例图示 %yy|B   5X`m.lhUc   任意形状的光阑 r2;+ACwWf_   4m9]d)   r-}C !aF]   P= 26! b   S形光纤波导 uQkFFWS   CIt@xi#I   orF8%   w##$SaT I   空间光耦合进入光纤 &W y9%   cZ/VMQEr   mVyF M -`   3}?]G8iL?L   二元光学元件 k5Df97\s   !_1R Q5]^   /9u12R*<   fH 5/   剪切干涉仪 \R#OJ=F   !vSj1w   pL'+sW   i\k>2df   大气热晕 8z"*CJ@   2G`tS=Un   [RUYH5>Ik   xCiq;FFR   谐振腔分析 U{.yX7   $]]|#}J   .37Jrh0Iv   arj?U=zy   模式竞争 -6>T0-   e/!xyd   G8p6p6*   ^b`aO$   调Q激光器输出特性 U> 1voc   4] I7t   _QOZ`st   eB*0})

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