GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

a*kvU"]   软件简介 > a?K![R   6,~Y(#   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。 ojva~mnFf   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。 nY)H-u^   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。 |$:y8H'J   ?zP/i(1y   GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 x9!3i{ _   GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟；（7）偏振效应分析。 .91@T.   rGDx9KR4K!   功能特性 w,)O*1't   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： T1~G{@"   1.理论基础是衍射光学，通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象（含增益）的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来，实现对复杂系统的快速模拟。 x$L(!ZDh   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。 93[&'   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。 fHV%.25   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。 sF4+(9=   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。 `m")v0n3   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 Kg;u.4.-M   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 `uh+d   oE.59dx   GLAD基本版的功能： FL|\D   f`W)Z$fN5   □ 整合环境设计区(IDE) 6k9cvMs%H   p!Xn iY   □ 简单或复杂激光束追迹 e0z(l/UB   @{q:179w^   □ 相干和非相干交互作用 7cQFH@SC   ?se\?q   □ 非线性激光增益模型 y>! 8mDvZ   wl.a|~-   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 ^:cc3wt'3[   cp _<y)__   □ 任意形状的光阑 <y2HzBC   8\VP)<<   □ 近场-和远场-衍射传输分析 kMx^L;:n   %o   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 [k<.BCE   Kl/n>qEt   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 1@:BUE;jZ   ss0`9:z   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 g-LMct8$   Liv.i;-qE   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) 5<$8.a#   w!|jL $5L   □ 透镜和反射镜数组 ia#8 ^z   BqtUL_jm   □ 变量数组，可达1024x1024 (jp!q,)   ^JMO POm   □ 方形数组和可分离的衍射理论 wLa8&E[   }h+{>{2j   □ 多重，独立的激光束追迹传输 q@&6&cd   Dq[Z0"8   □ 自动传输技术控制 ^61;0    ?1.WF}X'   □ 薄片增益模型 q}|_]R_y   5ktFL<^5T   □ 全局坐标系统 !O 0{ .k   J3QL%#   □ 任意的反射镜位置及方位设置 3lsfT-|Wt&   @%"r69\   □ 几何像差 6an= C_Mb`   lx{ ' bzv   □ 大Fresnel数系统模拟 Y !%2vOt   z7_h$v   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) 'm^]X3y*   lBzfBmEB   □ 相位共轭(phase conjugation) 0[ZB^   #b9V&/ln   □ 极化模型 <nU8.?\?~   | Di7,$c   □ 部分相干光模型 :MihVLF   RxE.t[   □ ABCD传输 ?*^HZ~O1   %n^ugm0B   □ 光纤光学和3-D波导 VA5f+c / %   BG8`B'i   □ 二元光学(binary optics)和光栅 l4gZHMh '   wx8Qz,Z   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 Ou`;HN; [   muMd 9\p   □ M-平方因子评价 ` >loleI   FQ>y2n=<d   □ 相位修正的优化 ns#v?D9NF   Y|6gg   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) qVW3oj<2   ws<pBC,m   GLAD Pro增加的功能： VG_xN M   4_ -L1WH   □ 非线性光学： op($+Q   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) GuC 9h^[=M   2.倍频 O%f{\Fr   3.自聚焦效应(self-focusing effects) ${e5Ka   wb>"'%   □ 激光过程： E9\u^"GVO   1.速率方程增益模型(rate equation gain) :JU$6   2.激光起振和Q-switching sI6I5   g:s|D hE[   □ 优化： >Cam6LJ   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) 8g {;o7   2.使用者自定义评价函数(merit function) WmOu#5*;   3.任何的系统参数都能进行优化 ^CK D[s   @KRia{   □ 几何光学： _*cKu>,O   1.精密表面配合光线追迹 rZ&li/Z   2.透镜组的定义和分析 WfHa   LYr9a(   □ 大气效应： yeam-8   1.Kolmogorov扰动 L}7 TM:%   2.热致离焦(thermal blooming) L2c\i   F:sUGM,   典型案例图示 Zrzv';   L|nFN}da   任意形状的光阑 8JXS:J.|v   p|em_!H"SH   {e1sq^>|   >)HKruSW.   S形光纤波导 MEu{'[C   >2v<;.   $pIo`F _W   DyCkz"1S   空间光耦合进入光纤 Gx*B(t]4y   _U9.u#>sV   Res4;C   BSL+Gjj~}   二元光学元件 -q(*)N5.2   a)L|kux;l   h;@>E:4Tg   =?_:h`}   剪切干涉仪 `dWnu3r;   p(cnSvg   I%b5a`7   2.^CIJc   大气热晕 x|gYxZ   ,g4T>7`&U%   "Th;YJu   7jHrLsB   谐振腔分析 +~|Jn_:A f   BSy{"K*M   ; K,5qs   mmG]|Cl@   模式竞争 Z;[xaP\S   RN}joKV   qO/3:-   S<jiy<|`   调Q激光器输出特性 }|&^Sg%95   =A ~5?J=    FLZ9Rg   n/`!G?kvI

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