GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

6* 6 |R93   软件简介 i9+qU   csjCXT=Ve   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。 K6EG"Vv!   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。 S&J>15oWM`   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。 ,^1B"#0{C<   ?#~km0~F)   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。 7!g"q\s   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=sY/O   [pxC3{|d$   功能特性 wx*03(|j;   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： 34F;mr"yp   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。 SVn $!t   2.提供多种激光器组件命令，如透镜（理想的和实际的），透镜阵列，反射镜，棱镜，自适应反射镜，双折射晶体，光栅，谱色散平滑元件，任意形状的光阑，光纤以及各种结构的波导等，可以快速建立激光器模型。 hX)PdRk#   3.准确模拟激光器谐振腔的特性，如输出的激光模式，输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数（如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数），可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 V\nj7Gr:sF   4.提供多种诊断函数，通过调用这些函数可以计算任意光场的参数，如Strehl比，M2因子，光束的半高全宽，环围能量（可聚焦能力的一个重要的衡量参数），输出光束的像差特性（拟合出Zernike多项式的系数），波前的RMS值，光学传递函数（OTF），光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 t2LX@Q"   5.在非线性特性方面的模拟具有非常显著的优势，是目前唯一能够涵盖几乎所有非线性特性的物理光学模拟软件。可以模拟的非线性过程包括：各种增益过程（包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半导体增益模型、三能级系统模型、速率方程模型），自聚焦过程，倍频过程，和频过程，四波混频过程，Raman放大过程，大气湍流引起的热晕过程。 -P:o ^_)g   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 mW=9WV   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 Tf40lv+{   `$t|O&z   GLAD基本版的功能： z'01V8e   "lRxatM   □ 整合环境设计区(IDE) -, uT8'   ZJ8"5RW   □ 简单或复杂激光束追迹 S| |OSxZ   /hS Em.<   □ 相干和非相干交互作用 Vji:,k=3\   aQ*?L l   □ 非线性激光增益模型 |,Kk#`lW<f   ^{Fo,7   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 Aa+<4 R   2jF}n*[OW   □ 任意形状的光阑 i`}!< {k   a0&L,7mu<'   □ 近场-和远场-衍射传输分析 *]:J@KGf   W3gHzT?{   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 wvmcD%    7.kgQ"?&   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 ue1g(;   4rLc] >   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 vA2>&YDFX   \h/)un5   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) M%Zh{   >dJ[1s]   □ 透镜和反射镜数组 N~ajrv}kd   Q7]bUPDO   □ 变量数组，可达1024x1024 H8kB.D[7Q   3 MCV?"0   □ 方形数组和可分离的衍射理论 2f6BZ8H+Z   !l5@L\   □ 多重，独立的激光束追迹传输 twhT6wz"   @  JPz|   □ 自动传输技术控制 D*/fY=gK   S$=caZ?   □ 薄片增益模型 i&q_h>ZTg   G-|   □ 全局坐标系统 +;,X?E]g   OF0v0Y/a   □ 任意的反射镜位置及方位设置 ITy/h]0   ^Y%<$I FG   □ 几何像差 s"5 nfl   \D1@UyE   □ 大Fresnel数系统模拟 nRyx2\Py+   mU]pK5   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) $Wu|4]o>9   ;ojJXH~$}   □ 相位共轭(phase conjugation) ;9<?~S   G8WPXj(   □ 极化模型 p|em_!H"SH   /9,y+"0SQz   □ 部分相干光模型 MEu{'[C   u2IU/z8 ^   □ ABCD传输 DyCkz"1S   yg4#,4---b   □ 光纤光学和3-D波导 Res4;C   ]Ot=At   □ 二元光学(binary optics)和光栅 4aKppj   hu>wcOt   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 `dWnu3r;   $wyPGok   □ M-平方因子评价 gD;T"^S+   /([a%,DI   □ 相位修正的优化 r?w>x`   1h#/8X   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) $KhD>4^jL   j{johV+`8   GLAD Pro增加的功能： ("YWJJ'H   Dbb=d8utE   □ 非线性光学： FAdTp.    1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) S;u.Ds&   2.倍频 $$SJLV    3.自聚焦效应(self-focusing effects) S<jiy<|`   i'10qWz   □ 激光过程： JDW/Mc1bh   1.速率方程增益模型(rate equation gain) ?]aVRmL   2.激光起振和Q-switching WJI}~/z;C   DMTc{   □ 优化： zl|+YjR   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) pMY7{z   2.使用者自定义评价函数(merit function) G$luGxl[   3.任何的系统参数都能进行优化 &gr  T@   (N/-blto   □ 几何光学： /q8B | (U   1.精密表面配合光线追迹 !? H:?   2.透镜组的定义和分析 R+!oPWfb   5s;@;V   □ 大气效应： 45x4JG   1.Kolmogorov扰动 CEBu[TT/9   2.热致离焦(thermal blooming) l8:!{I?s=   Ups0Xg&{   典型案例图示 F/,6Jh   $5\!ws<cZ   任意形状的光阑 xAO\'#m   n*i&o;5   [P0c,97_ H   \Ui8gDJ8y5   S形光纤波导 C~ ?p85   `z.sWF|f!O   -SLk8x   !vVW8hbp   空间光耦合进入光纤 .t9`e=%   2Dt^W.!   \}%_FnP0ZU   (/Jy9=~   二元光学元件 /reGT!u   y+ =s/c   q(WGvl^r   #xq3)B   剪切干涉仪 F_i"v5#   G$)tp^%]   e>6W ^ )   9V~hz (^   大气热晕 v~W;&{   d>T8V(Bb   !)CY\c4}d>   tk:nth   谐振腔分析 MxUQF?@6   >wL!`:c'"   O/$41mK+!   uhnnjI   模式竞争 Nf2lw]-G4   2yD ?f8P4   Z-pZyDz   N})vrB;1   调Q激光器输出特性 @HnahD   ~p:hqi1+<+   #;lEx'lKN   n5efHJU

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