GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

`]F}O \H   软件简介 grVPu! B;   &+|bAn9AJ   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。 L+K,Y:D!W   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。 ; r?s7b/>   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。 40=*Ul U-   >v#6SDg   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。 lq}m0}9<   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。 <]Btx;}   \$+#7( K   功能特性 [[s^rC<d   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： T|k_$LH   1.理论基础是衍射光学，通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象（含增益）的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来，实现对复杂系统的快速模拟。 {&TP&_|H   2.提供多种激光器组件命令，如透镜（理想的和实际的），透镜阵列，反射镜，棱镜，自适应反射镜，双折射晶体，光栅，谱色散平滑元件，任意形状的光阑，光纤以及各种结构的波导等，可以快速建立激光器模型。 xcE2hK/+   3.准确模拟激光器谐振腔的特性，如输出的激光模式，输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数（如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数），可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 VW\xuP   4.提供多种诊断函数，通过调用这些函数可以计算任意光场的参数，如Strehl比，M2因子，光束的半高全宽，环围能量（可聚焦能力的一个重要的衡量参数），输出光束的像差特性（拟合出Zernike多项式的系数），波前的RMS值，光学传递函数（OTF），光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 Lrjp   5.在非线性特性方面的模拟具有非常显著的优势，是目前唯一能够涵盖几乎所有非线性特性的物理光学模拟软件。可以模拟的非线性过程包括：各种增益过程（包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半导体增益模型、三能级系统模型、速率方程模型），自聚焦过程，倍频过程，和频过程，四波混频过程，Raman放大过程，大气湍流引起的热晕过程。 l3N '@GO   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 lK Ry4~O   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 -[}AhNYK   HC!5AJ&+}v   GLAD基本版的功能： U{52bH<   o)WzZ,\F^J   □ 整合环境设计区(IDE) s{uSU1lQn   0u}+n+\g   □ 简单或复杂激光束追迹 1EMrXnv,   EG!Nsb^,   □ 相干和非相干交互作用 X?7s   ^6@6BYf)   □ 非线性激光增益模型 !ZS5}/ZU   v8U&{pD,   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 p'4ZcCW?f   *4y0Hq   □ 任意形状的光阑 -&h<t/U   ~--b#o{   □ 近场-和远场-衍射传输分析 }6To(*   jO.c>C[?   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 QSx4M   ]]hsLOM]   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 /6FPiASbS   %'MR;hQsd8   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 m!WDXt   (m() r0:@   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) eC='[W<a.   ]t-B-(D   □ 透镜和反射镜数组 u>.>hQ   rT'<6]`   □ 变量数组，可达1024x1024 /h,-J8[   @<$_X1)s   □ 方形数组和可分离的衍射理论 6'|NALW   3J[ 5^   □ 多重，独立的激光束追迹传输 TUi<   ug?#Oa   □ 自动传输技术控制 Lf+3nN   9u1Fk'cxG,   □ 薄片增益模型 ]m\:XhI*<   i}kMo@   □ 全局坐标系统 gcF V$   2f2.;D5g_'   □ 任意的反射镜位置及方位设置 sDS0cc6e   ?mh0^G   □ 几何像差 &!?qSi~V   84c[Z   □ 大Fresnel数系统模拟 #1[Q?e4,0   R]y9>5 'U   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) {\5-b:#_   M7gM#bv>L   □ 相位共轭(phase conjugation) |dqv v   +zzS   □ 极化模型 eQsoZQA1   z1LY|8$G   □ 部分相干光模型 nEh^{6   :s nn-e0l   □ ABCD传输 g&L $5   "yPKdwP   □ 光纤光学和3-D波导 1#jvr_ ga   (=w ff5U   □ 二元光学(binary optics)和光栅 M5l*D'GE]   vA#?\j2   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 N0 &#fXO   jIL$hqo   □ M-平方因子评价 ;aUI3n%   UdX aC= Q   □ 相位修正的优化 ;/ao3Q   Xj;5i Vq   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) i ,g<y   0= -D   GLAD Pro增加的功能： }$1Aw%p^   ot.R Gpg%   □ 非线性光学： l|K`'YS!<{   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) eE[/#5tK   2.倍频 z,/y2H2   3.自聚焦效应(self-focusing effects) dIDs~   eO =!(   □ 激光过程： .@;,'Xw1~   1.速率方程增益模型(rate equation gain) Nx"v|"   2.激光起振和Q-switching 5A*'@Fr'G   ^p!bteA>   □ 优化： a3oSSkT   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) /'0,cJnm   2.使用者自定义评价函数(merit function) IXmO1*o@   3.任何的系统参数都能进行优化 X5eT j   /yj-^u\R   □ 几何光学： g@7j<UY   1.精密表面配合光线追迹 DwC8?s*2H   2.透镜组的定义和分析 i*%2 e)   YP vg(T   □ 大气效应：  LYX\#   1.Kolmogorov扰动 44kb   2.热致离焦(thermal blooming) N^8 lfc$a   [ /I1%6;   典型案例图示 Gg9NG`e6I   ^,KN@   任意形状的光阑 JTg0T+   "RJf2~(ZX   ICgyCsZ,   uH-*`*   S形光纤波导 |d1%N'Ll   $MG. I[h   0yxMIX   U-EX)S^T[{   空间光耦合进入光纤 C&ivjFf   D?_#6i;DJ   |79!exVMBp   ~ ]q^Akq   二元光学元件 ;{~F7:i   6\9 9WQ   ')w*c   \HOOWaapN   剪切干涉仪 8_tMiIE-pS   [\&Mo]"0   ; (+r)r_   $|YIr7?R   大气热晕 PaFJw5f   7o+!Gts]   ^eEj 5Rh   +mT}};-TS   谐振腔分析 S!n 9A   D4r5wc%   c])b?dJ*   G?]E6R   模式竞争 $0Y&r]'   "/?*F\5   $ { ~UA6   ?Ib/}JST   调Q激光器输出特性 puv*p%E   _|Ml6;1aZ   #?i#q%q   DwZt.*

*[7,@S/<F

mor
I'6N