GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

C(2kx4n   软件简介 fxc?+<P   `pfRY!   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。 ^n*:zmD   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。 Dfy=$:Q   GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。 *Nur>11D   <yw56{w,   GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 m[s$)-T   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。 DY1"t7 9E   xpBQ(6Y   功能特性 [R<>3}50Y   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： X u2+TK   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。 `Nv P)|   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。 +6:jm54   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_ XOYzN}   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。 yacN=]SW5   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。 Em(Okr,0   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 ogJ *   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 ?Zc(Zy6   ba^/Ar(B   GLAD基本版的功能： Zm6|aHx8v   C@u}tH )   □ 整合环境设计区(IDE) NYc;Zwv9   %$67*pY'JH   □ 简单或复杂激光束追迹 rTim1<IXR   r`Dm; @JU   □ 相干和非相干交互作用 :-oMkBS   e<+b?@}=B   □ 非线性激光增益模型 Wu'9ouw!   g-4ab|F   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 |nBZ:$D   ?nZe.z-%6   □ 任意形状的光阑 `@{(ijg.   se*k56,   □ 近场-和远场-衍射传输分析 uobQS!   "iUh.c=0F,   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 8L5O5F'   ?%$~Bb _   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 0{-?Wy   ~U5Tn3'~   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 ^0?ww&X   m;!X{CV   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) ha7mXGN%   f6 s .xQ   □ 透镜和反射镜数组 GU]kgwSfi   I8k+Rk*   □ 变量数组，可达1024x1024 ua,!kyS   PW\me7iCz   □ 方形数组和可分离的衍射理论 |?TX^)   $GYy[8{:V   □ 多重，独立的激光束追迹传输 G+<id1   |-z"6F r-   □ 自动传输技术控制 *E+VcU   8+H 0   □ 薄片增益模型 1C0' Gf)3   wQa,ol_p   □ 全局坐标系统 k]~$AaNq   L nyow}   □ 任意的反射镜位置及方位设置 D;[%*q*   ]}n|5   □ 几何像差 `uC^"R(m   zx@L sp   □ 大Fresnel数系统模拟 eKf5orN   \"w+4}   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) ElKMd   p3e=~{v*   □ 相位共轭(phase conjugation) POf xN.   _%#Uh#7P$   □ 极化模型 )TEod!]   bz.sWBugR   □ 部分相干光模型 ).-#   p{+F{e   □ ABCD传输 >=;hnLu   Q\N >W+d   □ 光纤光学和3-D波导 6C\WX(@4   ,aIkiT   □ 二元光学(binary optics)和光栅 w|ahb   }aQ*1Vcj   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 A5Q4wy`   Rtlc&Q.b   □ M-平方因子评价 |>'q%xK   |9X2AS Qu   □ 相位修正的优化 uh% J   Q$sC%P(y   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) ^# 4e_&4   {rn^   GLAD Pro增加的功能： ,<Wt8'e   R7O<>kt   □ 非线性光学： .1z=VLKF'   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) R<ORw]   2.倍频 GMB3`&qh   3.自聚焦效应(self-focusing effects) |*M07Hc x   L >)|l   □ 激光过程： ddd2w    1.速率方程增益模型(rate equation gain) T(Bcp^N   2.激光起振和Q-switching yr?X.Np   '-cayG    □ 优化： VLJ]OW8cO   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) q=-h#IF^   2.使用者自定义评价函数(merit function) :))&"GY   3.任何的系统参数都能进行优化 <N>7.G   fRq+pUxU   □ 几何光学： MWK)Bn   1.精密表面配合光线追迹 o{QV'dgu   2.透镜组的定义和分析 u:tcL-;U   YY (_g|;?8   □ 大气效应： m(D-?mhL   1.Kolmogorov扰动 %oquHkX%OJ   2.热致离焦(thermal blooming) d_ x jW   3to!C"~\K-   典型案例图示 J3e'?3w[   ,Q.[Lc=w   任意形状的光阑 g^7zDU&'   W;os4'h$   ? M6)O?[   5.DmMG[T^=   S形光纤波导 salDGsW^   RLzqpE<rJ   RGkV%u^   m)?0;9bt   空间光耦合进入光纤 ?$uEN_1O\@   =#[t!-@   Ne P   4'`H H   二元光学元件 jeJspch+#   E1dhj3+3   :RwURv+kT   PgHmOs   剪切干涉仪 !ZvVj\{   HKJ^6|'   7I@df.rf6J   DY{v@ <3   大气热晕 dLeos9M:   m,J IId%O   lQ4^I^?m   _n{_\/A6f   谐振腔分析 ^)a:DKL   R y(<6u0   Fy!s$!\C0   +nim47   模式竞争 _[i.)8$7   5|>ms)[RQ   uEG4^   nEW.Y33   调Q激光器输出特性 F 9d6#~   &;p}HL,   FP7N^HVBG=   .I VKgQ B

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