GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

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软件简介 KK/~W
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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。 e~jp< 4
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。 0lY.z$V
GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。 SkVW8n*s
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GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 {'EQ%H$q
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。 , En D3 |
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功能特性 =[3I#s?V
GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： `G6Nk@9.
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。 `UGHk*DL)
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。 NkA|T1w7
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。 D<C ZhYJ
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。 [iB`- dE,
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。 Qgf\gTF$r+
6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 g/J ^YT!
7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 PG+ICg
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GLAD基本版的功能： FNtcI7
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□ 整合环境设计区(IDE) x)5#*Q
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□ 简单或复杂激光束追迹 \k;*Ej~.
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□ 相干和非相干交互作用 3I@j=:(%Y
VYMs`d[
□ 非线性激光增益模型 Si.3Je[q
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□ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 lt`#or"o
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□ 任意形状的光阑 0_J<=T?\"s
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□ 近场-和远场-衍射传输分析 VMe~aUd
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□ 稳态和非稳态谐振腔模型 i9 8T+{4
2<y!3OeN
□ 为谐振腔设计提供的特殊功能 ZEiW\ V
g#2Q1t,~U
□ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 vdyLwBz:
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□ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) g!,>.
NffZttN
□ 透镜和反射镜数组 Zx@/5!_n.
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□ 变量数组，可达1024x1024 z GhJ
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□ 方形数组和可分离的衍射理论 \'q 9,tP
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□ 多重，独立的激光束追迹传输 2WE_NEpJI
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□ 自动传输技术控制 G];5'd~C;d
WPPz/c|j
□ 薄片增益模型 $DuX1T
U ]Ek5p
□ 全局坐标系统 vc0'x4
no~hYyW2
□ 任意的反射镜位置及方位设置 z<YOA
S:"R/EE(
□ 几何像差 XT~!dq5
F@~zVu3'
□ 大Fresnel数系统模拟 38ChS.(
yj13>"nh
□ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) 2ys'q!
(U#4j 6Q
□ 相位共轭(phase conjugation) BG\g`NK}Z
z~i=\/~tZ
□ 极化模型 $k5mI1~
i"V2=jTeBv
□ 部分相干光模型 ;-Fr^|do y
=B-a]?lM
□ ABCD传输 G$kspN*"A
+nU"P
□ 光纤光学和3-D波导 >|1.Z'r/
wH&[Tg
□ 二元光学(binary optics)和光栅 "^_9t'0
U>PF#@ C/
□ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 <!gq9
k`[ L
□ M-平方因子评价 k<x %
Wyh
□ 相位修正的优化 p^S]O\;M7
oNH&VHjU
□ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) hYOUuC
s4h3mypw
GLAD Pro增加的功能： %<8@NbF
m/vwM"
□ 非线性光学： [+dOgyK
1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) `3GC}u>}
2.倍频 o0t/
3.自聚焦效应(self-focusing effects) X-[_g!pV
#Q320}]{
□ 激光过程： s2s}5b3
1.速率方程增益模型(rate equation gain) TNs;#Q
2.激光起振和Q-switching ]"?+R+
H=Sy.
□ 优化： ?fF{M%i-%
1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) jF4h/((|EU
2.使用者自定义评价函数(merit function) )xtDiDB
3.任何的系统参数都能进行优化 E{_$C!.
svki=GD_(.
□ 几何光学： pI*/-!I
1.精密表面配合光线追迹 QQ*yQ\
2.透镜组的定义和分析 0NKo)HT
g_{hB5N](7
□ 大气效应： DSiI%_[Ud
1.Kolmogorov扰动 RDX".'`(=
2.热致离焦(thermal blooming) 5T]GyftFV
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典型案例图示 P5{|U"Y_
u`GzYG-L
任意形状的光阑 haj\Dm
@k.j6LKbc
=+@IpXj
h!#!}|Q'
S形光纤波导 -?)` OHc^
2x3'm
&Z Ja}5k!r
erG@8CG
空间光耦合进入光纤 GS1Vcav<
f?xc-lX5R
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二元光学元件 mG;Gt=4
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TM_ MJp
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剪切干涉仪 >C|/%$kk:f
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N"d*pi#h
大气热晕 3)SO-Bz\
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gm;6v30e
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谐振腔分析 b.jxkx\nt
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模式竞争 hGc')
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调Q激光器输出特性 G[V?#7.
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