GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

LT+QW   软件简介 3Lg)237&j   vGX L'k   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。 hB[VU ";   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。 pAdx 6   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。 NgI n\) =0   /[V}    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。 2g0_[$[m   GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟；（7）偏振效应分析。 T( LlNq   <PMQ$s>KK   功能特性 1s\    GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： =[_=y=G   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。 W=-:<3XL   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。 pDYcsC{p   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。 kg/<<RO   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。 *3R3C+ L   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。 G !<-9HA5   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 1@}s:   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 4CH/~b1(   PNgdWf3   GLAD基本版的功能： *@+E82D   g.,_ E4L   □ 整合环境设计区(IDE) V'iT>   6B8gMO   □ 简单或复杂激光束追迹 ,SV34+(   MP6Py@J45   □ 相干和非相干交互作用 ?"@`SEdnU2   i:/Ws1=q   □ 非线性激光增益模型 bI?uV;m>   <>71;%e;'   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 H*KZZTKd   +"?O2PX   □ 任意形状的光阑 u%24% Q   :iEIo7B   □ 近场-和远场-衍射传输分析 ^l8&y;-T   n=iL6Yu(   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 goje4;   0wE)1w<C~   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 YQ$Wif:@(n   p|0ZP6!|   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 9er0Ww.d   <FofRFaS   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) ~q,Wj!>Ob   zd0[f3~   □ 透镜和反射镜数组 D/oO@;`'c   aGs\zCAP   □ 变量数组，可达1024x1024 Ox%.We5   E``\Jre@   □ 方形数组和可分离的衍射理论 q]\GBRp   Qz4n% |   □ 多重，独立的激光束追迹传输 .~Gt=F+`s   "lnI@t{o   □ 自动传输技术控制 U UY x-x   fN_Ilg)t?5   □ 薄片增益模型 6` 4,   ?'/#Gt`   □ 全局坐标系统 H[[#h=r0f   FCIA8^}s   □ 任意的反射镜位置及方位设置 4S\St<   @g%^H)T   □ 几何像差 8S#TOeQ   [J\! 2\Oo   □ 大Fresnel数系统模拟 4NDT5sL   p/ au.m c   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) QdK PzjA   8;<3Tyjzu   □ 相位共轭(phase conjugation) j|w_BO 9   !V27ln KP+   □ 极化模型 |_u|Td(n   :Oh*Q(>   □ 部分相干光模型 E5Zxp3N   _)a!g-Do7   □ ABCD传输 COFCa&m9c   EXizRL-9o   □ 光纤光学和3-D波导 @$R^-_m    CT[CM+   □ 二元光学(binary optics)和光栅 Cm%xI&Y   6QX2&[qWS   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 hwi$:[   fD~f_Wr   □ M-平方因子评价 u,`cmyZ   Xu%8Q?]   □ 相位修正的优化 gxCl=\   v<:/u(i   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) RN ~pC   2@>#?c7   GLAD Pro增加的功能： 3Bbd2[<W   PwS7!dzH-   □ 非线性光学： qt=nN-AC(   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) 2|JtRE+   2.倍频 ;t\C!A6   3.自聚焦效应(self-focusing effects) Tu7}*vsR   rtT*2k*   □ 激光过程： m/p:W/0L   1.速率方程增益模型(rate equation gain) :89AYqT"   2.激光起振和Q-switching W;QU6z>   qs3V2lvYw{   □ 优化： ,Wlw#1fP   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) -m_H]<lWZ   2.使用者自定义评价函数(merit function) {33B%5n"   3.任何的系统参数都能进行优化 AI9#\$aGV   zc&i 4K   □ 几何光学： ftccga   1.精密表面配合光线追迹 3}nkTZG   2.透镜组的定义和分析 I`S?2i2H   ,A;wLI   □ 大气效应： "# =WD   1.Kolmogorov扰动 )|`w;F>   2.热致离焦(thermal blooming) {8w,{p`   ~vw$Rnotz   典型案例图示 L%31>)8   O=\`q6l   任意形状的光阑 9k3RC}dEr   Ct9dV7SH   E#(dri*#t   EzGO/uZ]   S形光纤波导 &e;GoJ   VPUm4%?p$   g$^I/OK?   _g%h:G&^   空间光耦合进入光纤 r@ v&~pL   >36>{b<'$*   8w9?n3z=}   s E0ldN"   二元光学元件 #s0Wx47~   Ry"N_Fb   VZCCMh-   F~zrg+VDjL   剪切干涉仪 YTV|]xpR   e8Vt KVcY   I@l }%L   y/OPN<=*   大气热晕 c-=z<:Kf   6+W`:0je   K%(DRkj)   QRlrcauM   谐振腔分析 o`~%}3   2_CJV   uM@ve(8\   xF7q9'/F   模式竞争 +|6 u 0&R^   TA>28/U#   Ue!~|:   qExmf%q:q   调Q激光器输出特性 `Uy4>?   4<q'QU#l<   3mH(@-OA   BOWR}n!g

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