GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

]?b#~   软件简介 F7cv`i?2."   vKol@7%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。 ^MQ7*g6o   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。 PHZA?>Q7Z   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。 ~qco -b   <_ddGg~   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。 v\0[B jhL?   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。 {p1#H`   kCLz@9>FQ   功能特性 n\wO[l)   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： k+&LOb7   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。 tE= P9 \4   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。 q\[f$==p   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#nYH?+~mJ   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。 6'+3""\   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。 yH@W6'.   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 "P"~/<:)   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 <gQw4   N1+%[Uh9)   GLAD基本版的功能： 9.D'!   q <D'"7#.   □ 整合环境设计区(IDE) 8L6!CP_!   |*i0h`a   □ 简单或复杂激光束追迹 g}P.ksM   N[z7<$$   □ 相干和非相干交互作用 UIovv%7zZ   V!a\:%#^Y   □ 非线性激光增益模型 y]+i.8[   WFsa8qv   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 pDrM8)r   YeptYW@xfw   □ 任意形状的光阑 aj|I[65   rRly0H   □ 近场-和远场-衍射传输分析 ~X*)gS-=   V)f/umT%g   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 4{[Df$'e>   W`C2zbC   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 nO,<`}pV   *'1qA0Xc   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 _U|s!60'   p\WW~qD   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) m}'kxZTOm   -c~nmPEG6   □ 透镜和反射镜数组 q1.w8$   O*`] ]w]   □ 变量数组，可达1024x1024 sas;<yh   ^8ZVB.Fv   □ 方形数组和可分离的衍射理论 8^CL:8lI^\   A<ur20   □ 多重，独立的激光束追迹传输 sFT-aLpL@V   :1PT`:Y   □ 自动传输技术控制 4 B"tz!   Y?{L:4cRX   □ 薄片增益模型 b$l@Z&[]   >RG }u   □ 全局坐标系统 Uw8O"}U8   soRt<83   □ 任意的反射镜位置及方位设置 Pa'g=-   =EA*h_"q9   □ 几何像差 v2 T+I]I   MRMswNQ   □ 大Fresnel数系统模拟 kXFgvIpg<   {r?O>KDQf(   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) /U4F\pZl   BA4qQCS;5   □ 相位共轭(phase conjugation) y)0r%=   3P2H!r   □ 极化模型 {0 IEizQ|i   .z^ePZ|mV   □ 部分相干光模型 6}qp;mR E]   wf)T-]e   □ ABCD传输 u]lf~EE   s5_[[:c=^   □ 光纤光学和3-D波导 F*_g3K!!   hX#y7m   □ 二元光学(binary optics)和光栅 (C dx7v2Nh   *e&Op Vn   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 d9^ uEz(   B[%FZm$`M   □ M-平方因子评价 9tDo5 29   \dO9nwa?   □ 相位修正的优化 TcPYDAa   />=)=CGv;   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) ebxpKtEC   zy"wQPEE   GLAD Pro增加的功能： :s`~m;Y9?   !ba /]A /   □ 非线性光学： ~xZFm   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) %C^U?m`   2.倍频 b+bgGLo   3.自聚焦效应(self-focusing effects) ;.>CDt-E]   $lz\te   □ 激光过程： biLx-F c   1.速率方程增益模型(rate equation gain) yAz` n[   2.激光起振和Q-switching f_2tMiy5   XUTI0   □ 优化： YC+}H33   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) 29p `G1n   2.使用者自定义评价函数(merit function) gmtp/?>e   3.任何的系统参数都能进行优化 xF![3~~3[   pB*8D   □ 几何光学： ^x8*]Sz#x   1.精密表面配合光线追迹 ' P5ttI#|   2.透镜组的定义和分析 :)hS-*P   `}<x"f7.z   □ 大气效应： +ExXhT   1.Kolmogorov扰动 @AET.qGC   2.热致离焦(thermal blooming) LE#ko2#ke   -]HPDN,OB   典型案例图示 fl%X>\i/7   k@vN_U n   任意形状的光阑 0wL-Ak#v   Awy-kou[C   HQqnJ;ns<   GxjmHo   S形光纤波导 ?XO l>IO   |-t>_+. J'   @)nxX))a   bWU4lPfP   空间光耦合进入光纤 kYMKVR   <=D!/7$O   2|]pD   36MqEUjyB   二元光学元件 3Ov? kWFO   u~[=5r   nM]Sb|1:   kC:GEY<N:Q   剪切干涉仪 Fb8~2N"3   jFAnhbbCE   BCUn[4Gp   E&js`24 &   大气热晕  M18<d1*   k/'>,WE   9Q)9*nHe   ^&^~LKl~   谐振腔分析 i|M^QKvF   F<R+]M:fa   [3KP@'52k   P[Q3z$I}   模式竞争 BF >678h   UqsJ44QEZ   m[l[yUw#   VAGQR&T?   调Q激光器输出特性 E(%_aFx>/   -l)u`f^n|   uB&um*DP   Tw`n3y?

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