GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

ms_ VM>l   软件简介 [DHoGy,P   W[[bV   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。 4 V1bLm   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。 xvNo(>   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。 hfcIvs/!   `p'Q7m2y/b   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。 1shBY@mlq   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。 ^>?CMcN4*   __@zTSVb   功能特性 .d?%;2*{q   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： _al|'obomy   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。 b.O9ITR   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。 gq"k<C0   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。 nJ?^?M'F%   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。 dJ:MjQG`W   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。 #tdf>?   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 FA90`VOWYU   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 z^nvMTC   Gq#~vr   GLAD基本版的功能： 39 Y(!q   8wH.et25k   □ 整合环境设计区(IDE) /Jf~25 F   i{^Z1;Yl   □ 简单或复杂激光束追迹 h5kPn~   K~RoUE<3[   □ 相干和非相干交互作用 }]UB;id'   GO! uwo:   □ 非线性激光增益模型 X~Rl 6/,   mqfO4"lt   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 x\s,= n3z   ?@6/Alk   □ 任意形状的光阑 ~^)^q8   zHfP+(ah   □ 近场-和远场-衍射传输分析 ?yXAu0   /q\_&@   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 ~Z$bf>[(R7   _kFYB d   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 f DgD@YCD   :RxHw;!   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 w(nHD*nm   +~sd"v6   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) W</n=D<,I   |rRG=tG_'   □ 透镜和反射镜数组 T:asm1BC[   4\ /*jA   □ 变量数组，可达1024x1024 c:M$m3Cs?   IO.<q,pP!_   □ 方形数组和可分离的衍射理论 9=dkx^q   RAs0]K   □ 多重，独立的激光束追迹传输 (y4#.vZh:   RBGlz k   □ 自动传输技术控制 Ix DWJ#k   %1M cD{   □ 薄片增益模型 TB aVW   |-2}j2'   □ 全局坐标系统 Ek.&Sf$cd'   !{_yaVF   □ 任意的反射镜位置及方位设置 (9fdljl],:   _q>SE1j+W=   □ 几何像差 ?Ce#BwQ>   KT*:F(4`   □ 大Fresnel数系统模拟 y@ek=fT%4   farDaS[\VY   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) yfjXqn[Z4   r@)A k   □ 相位共轭(phase conjugation) q<=: >?   R -e lIp   □ 极化模型 i&+w _hD   GSVdb/+   □ 部分相干光模型 rE!1wc>L   msTB'0   □ ABCD传输 2C+(":=}   FY;+PY@I{   □ 光纤光学和3-D波导 (hZ:X)E>   JSMPyj   □ 二元光学(binary optics)和光栅 yDd[e]zS`   Db03Nk>#   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 E%k7wM {   h#f&|*Q5m   □ M-平方因子评价 FbSa~uN   1IA5.@G:   □ 相位修正的优化 d;suACW   /r$&]C:Fi   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) +$beo2x6   r:.uBc&_   GLAD Pro增加的功能： o$bUY7_   99ASIC!   □ 非线性光学： x6yW:tUG5   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) R ZcH+?7   2.倍频 $-pbw@7   3.自聚焦效应(self-focusing effects) c]m! G'L_/   T[Q"}&bB   □ 激光过程： WVL#s?=g   1.速率方程增益模型(rate equation gain) Q)6va}2ai   2.激光起振和Q-switching P\B3 y+)   #3.)H9   □ 优化： E3\ZJjG   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) N=ifIVc   2.使用者自定义评价函数(merit function) 1Kc^m\   3.任何的系统参数都能进行优化 pzEABA   u(vw|nj`   □ 几何光学： kV^?p   1.精密表面配合光线追迹 W8/(;K`/   2.透镜组的定义和分析 8 lS($@@{   1Ii| {vR   □ 大气效应： X ]s"5ju|t   1.Kolmogorov扰动 p{H0dj^|   2.热致离焦(thermal blooming) g,?\~8-c   T Oy7?;|=   典型案例图示 @\!!t{y   jU$Y>S>l   任意形状的光阑 NNX%Bq   ER<eX4oU   ,C!n}+27   |3@=CE7G   S形光纤波导 ec'tFL#u{   m3?e]nL4W   <9 },M   wznn #j   空间光耦合进入光纤 ,P{HE8.   V4?Oc2mS   (5(fd.m+_   n0FYfqH   二元光学元件 B!`\L!   x^2 W?<   GN%<"I.   {y/-:=S)A   剪切干涉仪 hT=f;6$   ^Jtl;Q   RIo'X@zb   9Z9l:}bO   大气热晕 Ld~4nc$H8   62NkU)u   Qdm(q:w   <,-,?   谐振腔分析 SY8U"Qc;9   >W~=]&7{s4   -7 L   jNqVdP]d\   模式竞争 #fzw WP   &:#A+4&   yjv&4pIc1   TMtI^mkB:   调Q激光器输出特性 5%qH7[dx   p\ok_ *b   Q %y,;N"ro   KT%{G8Y@M

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