GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

`d3S0N6@   软件简介  v+G}n\F   ]p+t>'s   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。 eQ9{J9)?   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。 bs%]xf ~D;   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。 ): Q5u6   #8nF8J<4   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。 \mWXr*;   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。 $.V(_   <uv{/L b   功能特性 Y5ebpw+B-   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： }})4S ;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。 iF61J%3-   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。 Ie4*#N_   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。 #)cRD#0   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。 '[\%P2c)Q   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。 =Ee f   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 -@^S iI:C   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 :p8JO:g9   xW"J@OiKL   GLAD基本版的功能： 1Rp|*>   3 ]}W   □ 整合环境设计区(IDE) O]{H2&k@   hih`:y   □ 简单或复杂激光束追迹 |G%MiYd   $I1p"6   □ 相干和非相干交互作用 X4% *&L   /!AdX0dx   □ 非线性激光增益模型 ,FBF;zED   tQ2*kE   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 "#e2"=3*   wQ[2yq   □ 任意形状的光阑 A9tQb:   vO4 &ZQ>6   □ 近场-和远场-衍射传输分析 ;iS}<TA   #axRg=d?K   □ 稳态和非稳态谐振腔模型  cRU.   N?87Bd   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 vBM\W%T|d   ,&)XhO?   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 Kh% x   dm,bZHo   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) #+_OyZ*   VQo7se1P   □ 透镜和反射镜数组 ) mv}u~   mX|AptND   □ 变量数组，可达1024x1024 < W&~tVv   F7"Ihb^l   □ 方形数组和可分离的衍射理论 KJpM?:   OpH9sBnA   □ 多重，独立的激光束追迹传输 !' sDqBZ&7   eJy@N   □ 自动传输技术控制 9`09.`U9[   jj $'DZk   □ 薄片增益模型 D=dY4WwG   r0S7e3xb   □ 全局坐标系统 E176O[(V=   Wm3H6o*   □ 任意的反射镜位置及方位设置 '`3-X];p   .s2d   □ 几何像差 XUSfOf(   #Q$4EQB   □ 大Fresnel数系统模拟 PK+][.6H   vDBnWA   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) 93'%aSDI%   .vT'hu   □ 相位共轭(phase conjugation) EO| kiC   9)4N2=   □ 极化模型 Fg,[=CqB[   ^kXDEKm   □ 部分相干光模型 /pyKTZ|   w=^*)jZ8   □ ABCD传输 &Vonu*   UiYA#m   □ 光纤光学和3-D波导 {1SxM /   Bj ]0Cz   □ 二元光学(binary optics)和光栅 H=yD}!j   2%@j<yS   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 !P:hf/l[B   (bT\HW%m   □ M-平方因子评价 B8TI 5mZ4   Pq_Il9   □ 相位修正的优化 Rw. Uz&   @Qx;J<{+g   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) b1 KiO2 E   %NAz(B   GLAD Pro增加的功能： `__CL )N|   n%?g+@y,^   □ 非线性光学： ?Rl* 5GRW   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) H-rf?R2   2.倍频 'bT9AV%   3.自聚焦效应(self-focusing effects) iT|+<h   :))AZ7 _   □ 激光过程： v=`VDQWq   1.速率方程增益模型(rate equation gain) D(r|sw   2.激光起振和Q-switching VKs$J)6   }& 1_gn15   □ 优化： cAiIbh>c   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) 'Lm.`U   2.使用者自定义评价函数(merit function) 4XKg3l1   3.任何的系统参数都能进行优化 MK"Yt<e(o   p@Qzg /X   □ 几何光学： o0<T|zgF5,   1.精密表面配合光线追迹 Nf;vUYP   2.透镜组的定义和分析 kv'n W   6dinC <[}   □ 大气效应： f|q6<n_nM   1.Kolmogorov扰动 Lv_6Mf(   2.热致离焦(thermal blooming) ]&9f:5',   UIu'x_qc   典型案例图示 %d?%^) u,   a.Mp1W   任意形状的光阑 nxH $$}9   I{RktO;1   (te\!$   kQH!`-n:T   S形光纤波导 e~-Dk .i   @L~ y%#   'l;?P   Sqb#U{E   空间光耦合进入光纤 QOP*vH >J   `b] NB^/   *wSl~J|ZM%   9Qkww&VEk   二元光学元件 tRXM8't    ,O-lDzcw   $ &^ ,(z9   W&*{j;e9%I   剪切干涉仪 ^<E,aCy   D{8V^% {   bqe;) A7   )pvZM?   大气热晕 b;}MA7=   \J13rL{<   AG9U2x   =-q)I[4#   谐振腔分析 Onc!5L   |Jq/kmn   d+IPa<N   v |i(peA#   模式竞争 WK=!<FsC$   '@W72ML.   )WFUAzuN,   "7aFVf   调Q激光器输出特性 `Y[zF1$kz^   -\I0*L'$|\   |MRxm"]A    |fJ,+)_(

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