GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

dadMwe_l0   软件简介 MB |(,{S   Z*ZG5e   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。 b]g. >$[nX   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。 {G{@bUG]p   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。 Zz3#Kt5t3   t=e0z^2i+   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。 )v-* WreS   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。 vp_$6   >I a(g0   功能特性 q3P3euK3   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： 7R2)Klt   1.理论基础是衍射光学，通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象（含增益）的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来，实现对复杂系统的快速模拟。 462ae` 6l   2.提供多种激光器组件命令，如透镜（理想的和实际的），透镜阵列，反射镜，棱镜，自适应反射镜，双折射晶体，光栅，谱色散平滑元件，任意形状的光阑，光纤以及各种结构的波导等，可以快速建立激光器模型。 <s7{6n')   3.准确模拟激光器谐振腔的特性，如输出的激光模式，输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数（如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数），可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 I] "$h]T   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。 1)PR]s:-m@   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。 z~Pmh%b   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 B]qh22Yib   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 7kwG_0QO   =4%C?(\   GLAD基本版的功能： Y3zO7*-@   q-3KF   □ 整合环境设计区(IDE) 4 ?c1c   E8dp   □ 简单或复杂激光束追迹 N7jRdT2k%   s,29_z7   □ 相干和非相干交互作用 QJE-$ :   <V8i>LBlz   □ 非线性激光增益模型 GB+d0 S4   6b8Klrar!   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 ^+wz m2i   LK%B6-;~-   □ 任意形状的光阑 ?7p| F^   k2WO*xa*   □ 近场-和远场-衍射传输分析 \9?<E[   G JuD :   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 @ixX?N)V   ).boe& .   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 ,6bMfz   %N   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 !?>)[@2 k6   U`Ag|R   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) zn x_p/V   "$'~=' [   □ 透镜和反射镜数组 Zs{R O   /t^lI%&   □ 变量数组，可达1024x1024 k $ M4NF~$   ,+BgY4OY   □ 方形数组和可分离的衍射理论 N9PM.nbd%   9C 05   □ 多重，独立的激光束追迹传输 =arsoCa   Cr%r<*s   □ 自动传输技术控制 ^k(eRs;K   vTEkh0Ys   □ 薄片增益模型 *Kkw,qp/   -}sya1(<8   □ 全局坐标系统 %Eh%mMb^   *4:/<wI!   □ 任意的反射镜位置及方位设置  2ML6Lkk    QX=;,tr   □ 几何像差 kZ}u   t>sX.=\$   □ 大Fresnel数系统模拟 sZB6zTX J   "6.p=te   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) ?KXQ)Y/su   $?-o   □ 相位共轭(phase conjugation) }_22wjm~   $:N "*   □ 极化模型 }x1IFTa!   z{0;%E   □ 部分相干光模型 vUs7#*   CEq]B:[IC   □ ABCD传输 (NC>[   ;T+U&U0d|   □ 光纤光学和3-D波导 -b}S3<15@   -\$cGIL   □ 二元光学(binary optics)和光栅 D*gVS   pe%)G6@G   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 :t S"sM   8m6nw0   □ M-平方因子评价 h}>/Z3*   PEt8,,x<"   □ 相位修正的优化 J\$l3i/I   mZVOf~9E   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) 5yiiPK$qr   7B!Qq/E?g   GLAD Pro增加的功能： c\{}FGC   ydqmuZ%2h#   □ 非线性光学： PB67?d~   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) g Pj0H&,.   2.倍频 # pB:LPEsK   3.自聚焦效应(self-focusing effects) ASa!y V=g   [(F<|f:n   □ 激光过程： MH;%Y"EI   1.速率方程增益模型(rate equation gain) ?67I|@^   2.激光起振和Q-switching O)JUY*&I5   %N>NOk)   □ 优化： PZ(<eJ>   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) XJ~l5}y ]   2.使用者自定义评价函数(merit function) #*$@_   3.任何的系统参数都能进行优化 ^MHn2Cv/~   7QiCZcb\   □ 几何光学： m{.M,Lm:   1.精密表面配合光线追迹 e=z_+gVm   2.透镜组的定义和分析 A=C3e4.C   6Su@a%=j   □ 大气效应： /+t[,   1.Kolmogorov扰动 0s9z @>2   2.热致离焦(thermal blooming) tm1UH 4   5 t`ap   典型案例图示 ZHF(q6T   _<*GU@   任意形状的光阑 niHL/\7u   B4:l*P'   7(~H77   B%J%TR_   S形光纤波导 YATdGLTeq   MR_bq_)   iQ{&&>V%   -+=:+LhSMb   空间光耦合进入光纤 ) uid!d   ,ANK3n\   A$%!9Cma   YqSXi~.   二元光学元件 R=?po=   ff}a <w   U\Ar*b)/T   -yAnn   剪切干涉仪 CFJjh^ ~=   z34>,0   YZH#5]o8   Hg9.<|+yo   大气热晕 M=AvD(+ha   Xs>s|_T   lke ~>0;   q#(/*AoU   谐振腔分析 XJh:U0   N8XC~Dh{   mheU#&|   _MdZDhtm   模式竞争 0/:=wn^pg   1U7,X6=~   W ~u   27a*H1iQ   调Q激光器输出特性 {x|kg;   >W GP{   O5^J!(.O\Z   ^b"bRQqm

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