GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

 D ~t   软件简介 K\^S> dV   e6I7N?j   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。 Qis/'9a   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。 p2(Z(V7*   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。 ?%i~~hfH#N   /NFm6AA]   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。 Kr@6m80E5   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。 uwWKsZ4:ij   ,^&amWey   功能特性 C5EaP%s   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： G Y+li{   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。 {*K7P>&   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。 G9r~O#=gy   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。 $VUX?ii$7=   4.提供多种诊断函数，通过调用这些函数可以计算任意光场的参数，如Strehl比，M2因子，光束的半高全宽，环围能量（可聚焦能力的一个重要的衡量参数），输出光束的像差特性（拟合出Zernike多项式的系数），波前的RMS值，光学传递函数（OTF），光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 !4(QeV-=   5.在非线性特性方面的模拟具有非常显著的优势，是目前唯一能够涵盖几乎所有非线性特性的物理光学模拟软件。可以模拟的非线性过程包括：各种增益过程（包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半导体增益模型、三能级系统模型、速率方程模型），自聚焦过程，倍频过程，和频过程，四波混频过程，Raman放大过程，大气湍流引起的热晕过程。 MW|:'D`   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 )PjU=@$lI   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 Q-y`IPtA<   J42/S [Rt   GLAD基本版的功能： FZ=xy[q]~   {Z^q?~zC[   □ 整合环境设计区(IDE) \MB$Cwc   r5'bt"K\>   □ 简单或复杂激光束追迹 3?bTs =   ?=V;5H.   □ 相干和非相干交互作用 kJ.0|l0   ]q3.^F   □ 非线性激光增益模型 V ^hR%*i'   )H[Pz.'ah0   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 &/-}`hIAT   L=V.@?   □ 任意形状的光阑 Jqz K5)   ibh,d.*~g   □ 近场-和远场-衍射传输分析 jAy0k    IRT0    □ 稳态和非稳态谐振腔模型 2[g kDZ   \U.js-   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 V3q[$~9   J1@skj4#\~   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 G]O5irsV   YU/?AQg   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) F $1f8U8   1EA#c>I$   □ 透镜和反射镜数组 k[{ ~eN:   ^JAp#?N^9   □ 变量数组，可达1024x1024 K#xL-    0?O$->t   □ 方形数组和可分离的衍射理论 5+ a5pC   CO`?M,x>   □ 多重，独立的激光束追迹传输 Q+ZZwqyxD   puox^   □ 自动传输技术控制 t:*1*;   8~ u/gM   □ 薄片增益模型 w/csLi.O   ~{-9qOGw;   □ 全局坐标系统 h`f$]_c   8T8 8   □ 任意的反射镜位置及方位设置 O2"5\@HfE   $0|`h)&   □ 几何像差 1H  \   8yk4#CZ   □ 大Fresnel数系统模拟 "<&) G{   }!V-FAL   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) =:'\wx X   P=R-1V   □ 相位共轭(phase conjugation) G%viWWTY   m}6Jdt'|   □ 极化模型 & pW2R}   *auT_*   □ 部分相干光模型 jcHyRR1R   &cwN&XBY   □ ABCD传输 KkCsQ~po   7MQh,J!"   □ 光纤光学和3-D波导 {@hJPK8   Uo;a$sR   □ 二元光学(binary optics)和光栅 c2-oFLNP=   d .%2QkL   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 p}8?#5`/w   ik1asj1   □ M-平方因子评价 X0]{8v%   v[V7$.%5Q   □ 相位修正的优化 TG%w   "RgP!   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) S_?sJwM   AG><5 }   GLAD Pro增加的功能： U9jdb9 |   &hih p"   □ 非线性光学： _=}.Sg5Q   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) \>x1#Vr>#V   2.倍频 KW$.Yy   3.自聚焦效应(self-focusing effects) X8):R - J   @km4qJZ   □ 激光过程： M4(57b[`   1.速率方程增益模型(rate equation gain) nw(R=C   2.激光起振和Q-switching kW0ctGFYlf   _}F_Q5)   □ 优化： GL~ Wnt   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) NF 7   2.使用者自定义评价函数(merit function) BS(jC   3.任何的系统参数都能进行优化 q;*'V9#   r6GXmr   □ 几何光学： 31 UxYBY   1.精密表面配合光线追迹 ;hF}"shJN   2.透镜组的定义和分析 A1r%cs   T} /|nOu 5   □ 大气效应： U({ N'y=   1.Kolmogorov扰动 :zY;eJKm   2.热致离焦(thermal blooming) LH.Gf   #+i:s92],   典型案例图示 (V1;`sI8   O(V WJ@EHn   任意形状的光阑 (<rE1w2s:    q*94vo-   I L,lXB<   #RbdQH !   S形光纤波导 &xA>(|a\&-   L9XfR$7,z   !&: Cp_   EIfqRRTA   空间光耦合进入光纤 W?"l6s   P&=YLL<W   HDTA`h?t;   ;Yv{)@'Bc   二元光学元件 0U:X[2|)   Hzj8o3   w,up`W7,   (>E/C^Tc%   剪切干涉仪 ("F$r$9S   E)`0(Z:E   q*5L",   zA}JVB   大气热晕 M$Bb,s   ''D7Bat@   \4^z Y'   ,i|K} Y&   谐振腔分析 wEwRW   t- TUP>_   KC"&3   {&XTa`C   模式竞争 !L|l(<C   /W`CqJk-*.   60]VOQku   po\jhfn   调Q激光器输出特性 :*BN>*1^\r   SjpCf8Z(   pC0gw2n8M   xf/K+

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