GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

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软件简介 W%w~ah|/]
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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。 glw+l'@
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。 T 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。 2Khv>#l
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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。 |':{lH6+1
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。 !'I8:v&D
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功能特性 MqMQtU9w
GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： 1 -b_~DF
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。 z@j8lv2j1
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。 [N'h%1]\
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。 O".=r}
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。 C_Wc5{
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。 uw8f ~:LT
6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 OZ&o:/*HM
7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 [-x7_=E#
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GLAD基本版的功能： |l!aB(NW
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□ 整合环境设计区(IDE) !Z6{9sKR=]
ss-D(K"
□ 简单或复杂激光束追迹 S8gs-gL#Og
,"ql5Q4
□ 相干和非相干交互作用 q cno^8R
@%SQFu@FJ
□ 非线性激光增益模型 K,UMqAmk
>R=|Wo`Ri
□ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 W{aY}`
Vw"\{`
□ 任意形状的光阑 M3Kfd
%|4UsWZ
□ 近场-和远场-衍射传输分析 WF"k[2
A2Tw<&Tw(
□ 稳态和非稳态谐振腔模型 hv+zGID7
,+ ~W4<f
□ 为谐振腔设计提供的特殊功能 !!ya
=R\]=cRbg
□ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 DTs;{c
']oQ]Yx0
□ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) u=yOu^={
.|=\z9_7S8
□ 透镜和反射镜数组 1 {)Q[#l
:Qq#Z
□ 变量数组，可达1024x1024 {XHh8_^&
?%kV?eu'
□ 方形数组和可分离的衍射理论 ctV,Q3'Z
E)3NxmM#
□ 多重，独立的激光束追迹传输 mBC+6(5V
?1".;foZ
□ 自动传输技术控制 2+O'9F_v
4.(4x&
□ 薄片增益模型 =Runf +}
r_.S>]
□ 全局坐标系统 ^}C\zW
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□ 任意的反射镜位置及方位设置 CH/rp4NeSy
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□ 几何像差 6zn5UW#q
F&Hrk|a
□ 大Fresnel数系统模拟 tI{_y
bjS{(
□ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) LIdF 0
3ANQaUC
□ 相位共轭(phase conjugation) ,2)6s\]/b
9C i-v/M]
□ 极化模型 c"xK`%e
Vq2$'lY
□ 部分相干光模型 $7uA%|\
u2[w#
□ ABCD传输 U%<Inb}ad
|)G<,FJQE_
□ 光纤光学和3-D波导 _tXlF;
w*MpX U<
□ 二元光学(binary optics)和光栅 [SW_C
]:\dPw`A
□ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 6aV_@no.C
v9UD%@tZ
□ M-平方因子评价 jA/w|\d!
]+$?u&0?w
□ 相位修正的优化 '%`:+]!
K4);HJ|=
□ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) wvPk:1wD5
7[wieYj{
GLAD Pro增加的功能： (4EI-e*6
&t-kpA|EG
□ 非线性光学： ]0\MmAJRn
1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) b_):MQ1{
2.倍频 gzg_>2Sj
3.自聚焦效应(self-focusing effects) zv"Z DRW
qyNyBr?
□ 激光过程： \^%}M!tan
1.速率方程增益模型(rate equation gain) 5 u0HI
2.激光起振和Q-switching :a)u&g@G
{qMIGwu
□ 优化： 1!gbTeVlY
1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) <"|,"hA
2.使用者自定义评价函数(merit function) IaXeRq?<
3.任何的系统参数都能进行优化 C>w|a
8&aq/4:q0
□ 几何光学： {.\TtE
1.精密表面配合光线追迹 eGHaY4|
2.透镜组的定义和分析 JO<wU
*D3/@S$B
□ 大气效应： xZv#Es%#
1.Kolmogorov扰动 jalg5`PU0
2.热致离焦(thermal blooming) VU d\QR-
!GGkdg*-*9
典型案例图示 ^v`\x5"Vp
E\,-XH
任意形状的光阑 _f:W?$\ho
|H+Wed|
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d<N:[Y\4l
S形光纤波导 ][h}
8pgEix/M5o
9 |vLwQ
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空间光耦合进入光纤 cjIh}:|'
tC9n k5~
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[1 9,&]z
二元光学元件 A$:U'ZG_
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R!N%o~C2-
剪切干涉仪 Tyf`j,=
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大气热晕 ~O&:C{9=
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谐振腔分析 5,6"&vU,
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模式竞争 eM?I$ePTN
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调Q激光器输出特性 -:y,N 9^
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