GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

z11O F   软件简介 vM5k_D   Oil?JI Hq   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。 30SW\@   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。 D8$G`~hD   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。 !QvZ<5(   -3Hy*1A.   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。 ZpnxecJUJ   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。 R6] Gk) 5   k |eBJ%   功能特性 p,eTY[k?   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： $m/)FnU/   1.理论基础是衍射光学，通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象（含增益）的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来，实现对复杂系统的快速模拟。 'IwNTM   2.提供多种激光器组件命令，如透镜（理想的和实际的），透镜阵列，反射镜，棱镜，自适应反射镜，双折射晶体，光栅，谱色散平滑元件，任意形状的光阑，光纤以及各种结构的波导等，可以快速建立激光器模型。 H!$o$}A   3.准确模拟激光器谐振腔的特性，如输出的激光模式，输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数（如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数），可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 ; #&yn=^   4.提供多种诊断函数，通过调用这些函数可以计算任意光场的参数，如Strehl比，M2因子，光束的半高全宽，环围能量（可聚焦能力的一个重要的衡量参数），输出光束的像差特性（拟合出Zernike多项式的系数），波前的RMS值，光学传递函数（OTF），光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 >Wv;R2|   5.在非线性特性方面的模拟具有非常显著的优势，是目前唯一能够涵盖几乎所有非线性特性的物理光学模拟软件。可以模拟的非线性过程包括：各种增益过程（包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半导体增益模型、三能级系统模型、速率方程模型），自聚焦过程，倍频过程，和频过程，四波混频过程，Raman放大过程，大气湍流引起的热晕过程。 k7T`bYv   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 U H*r5o3   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 c-(UhN3WG   JU)dr4S?   GLAD基本版的功能： z*a:L}$   |&zz, +E   □ 整合环境设计区(IDE) i%0ur}p   a6uJYhS~   □ 简单或复杂激光束追迹 9po3m]|zy   -w"VK|SGm   □ 相干和非相干交互作用 lE4HM$p   =,6z4" )   □ 非线性激光增益模型  Zg{KFM%   rR(X9i   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 $xPaYf   4bYK}oS   □ 任意形状的光阑 T7hcn F$   ?gt l)q   □ 近场-和远场-衍射传输分析 *^VRGfpb   8~@c)Z;   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 @eKec1<   -C(crn   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 ?fi,ifp*|l   8|l\EVV6   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 ~E2KZm   j}.\]$J   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) HMh"}I2n   ',JinE95   □ 透镜和反射镜数组 d,B:kE0Y   z`f($t[   □ 变量数组，可达1024x1024 #_^Lb]jkM   3sy (vC   □ 方形数组和可分离的衍射理论 l3ko?k   (ROY?5 @c   □ 多重，独立的激光束追迹传输 s@K4u^$A   -"'j7t:   □ 自动传输技术控制 L.*M&Ry   'h|DO/X~L   □ 薄片增益模型 gd`!tRcNY   -g*4(w   □ 全局坐标系统 W{6|tx)   Vt:~q{9*k   □ 任意的反射镜位置及方位设置 (X\@t-8   N"Zt47(   □ 几何像差 &8Cu#^3   k@RDvn   □ 大Fresnel数系统模拟 $P/~rZ@M@   N4F.Y"R$(   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) cPyE 6\lN   9PXFRxGA   □ 相位共轭(phase conjugation) 9 6( v   e>+i>/Fn{h   □ 极化模型 `ZYoA t]C~   7)`nD<j5   □ 部分相干光模型 Y']\Jq{OS   {Aw#?#GPW   □ ABCD传输 vlmB`T   2_HNhW   □ 光纤光学和3-D波导 N +Yxz;Mg   n'n/Tu    □ 二元光学(binary optics)和光栅 vdivq^%=a   A5c%SCq;   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 s~ a"4~f   _.tVSVp   □ M-平方因子评价 iVhJ t#_b   o=1Uh,S3R   □ 相位修正的优化 5Dm.K?l;   kCWV r   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) +% yfcyZ.   ^a0um/+M}   GLAD Pro增加的功能： N.,X<G.H   {f3YsM;]C   □ 非线性光学： 4VJ-,Z   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) 6Z m# bFQ   2.倍频 x-WmMfcz&   3.自聚焦效应(self-focusing effects) _hAcJ{Y   2VmNZ{<   □ 激光过程： oK6tTK   1.速率方程增益模型(rate equation gain) eenH0Ovv   2.激光起振和Q-switching 6iVxc|Ia   SoW9p^HJ   □ 优化： % L$bf#   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) ,>bh$|   2.使用者自定义评价函数(merit function) >?2M }TV3   3.任何的系统参数都能进行优化 TaZmRL   lk/n}bx   □ 几何光学： ug dQAg   1.精密表面配合光线追迹 &FMc?wq   2.透镜组的定义和分析 @'#,D!U   w1Nm&}V   □ 大气效应： K -nF lPm\   1.Kolmogorov扰动 @> r._~   2.热致离焦(thermal blooming) v|XTr,#   EU2$f   典型案例图示 n`? py   hci6P>h<ia   任意形状的光阑 ?AK(|   lHN5Dr   cvn@/qBq*t   bn|I>e   S形光纤波导 BRw .]&/   yZ0-wI   Ec!"O3%!M^   f%is~e~wc   空间光耦合进入光纤 =_.l8IYX$%   <T` 7%$/E   xgwY@'GN   X&tF;<m^   二元光学元件 i?p$H0bn   @6Y?\Wx$w   H4WP~(__   >6ni")Q9   剪切干涉仪 (!ux+K   b o6d)Q   h{)kQLuzT   #{\J Nb+w%   大气热晕 g;H=6JeG/   lUOF4U&r   SL Ws*aq   r<9Iof4   谐振腔分析 lEH 65;Nh*   l.q&D< _   Ot4 Z{mA   S3q&rqarC%   模式竞争 \T4v|Pw\   OV1_|##LC   -R|,9o^   /K+r? ]kf   调Q激光器输出特性 sQYkQ81   =2`[&   Gw}%{=D9   G!Op~p@Jm

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