GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

9J*.'Y   软件简介 UZz/v#y~   ';Y0qitGB   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。 Kqm2TMO]>V   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。 PY[nnoF"|   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。 f["c,,[   0.+MlyA   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。 @cukoLAn   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。 \(C6|-:GY   `p#tx.o   功能特性 s^#B*   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： n&1q*   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。 L xP%o   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。 -%,=%FBi~4   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。 g%TOYZr!X   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。 H}?"2jF   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。 kntYj}F(   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 9eBD)tnw   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 [>![ViX   !Ah v07SI   GLAD基本版的功能： HAwdu1$8   nvbzCtC   □ 整合环境设计区(IDE) wDR/Vr"f   Ogv9_X8   □ 简单或复杂激光束追迹 *O_>3Hgl   -Gy=1W`09   □ 相干和非相干交互作用 bI+/0Xx   2ca#@??R   □ 非线性激光增益模型 7vTzY%v   #zRHYZc'T|   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 B`|f"+.   ncrg`<'/,   □ 任意形状的光阑 Hsn'"   /z!Tgs4   □ 近场-和远场-衍射传输分析 GXG 7P,p,   `J]e.K   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 Me79:+d   X!_&%^L'   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 kMJ}sS   X$e*s\4   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 ,p{naT%R   ]~2iducB,   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) |sdG<+   :_}xN!9LA   □ 透镜和反射镜数组 _K}q%In   Sl/]1[|mb   □ 变量数组，可达1024x1024 ,Qx]_gZ`   }`kiULC'=   □ 方形数组和可分离的衍射理论 -L+kt_>   7Xx3s@   □ 多重，独立的激光束追迹传输 nNq<x^@83   .fbY2b([   □ 自动传输技术控制 4GbfA .u   LN~mKoW   □ 薄片增益模型 )X?oBNsj   EsGf+-}|!0   □ 全局坐标系统 ((C|&$@M   d(|q&b :   □ 任意的反射镜位置及方位设置 E*O($tS   3CgID6[Sy   □ 几何像差 b"WF]x|^   -'Ay (h   □ 大Fresnel数系统模拟 0N^+d,Xt.   h;,1BpbM   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) 1~t.2eUG   Tf~eH!~0   □ 相位共轭(phase conjugation) ,VS(4   y_X jY   □ 极化模型 o2X95NiH   cef[T(>   □ 部分相干光模型 ?h6|N%U'   mFg$;F   □ ABCD传输 2HtsSS#0Q   s]%Cz\   □ 光纤光学和3-D波导 ;Ax-f04gG   VE-l6@`   □ 二元光学(binary optics)和光栅 `Jk0jj6Z   sEFQ8S   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 Wk\(jaL%   I%u 2 ce   □ M-平方因子评价 T[ZmD{6l   .6P.r}   □ 相位修正的优化 kh9'W<tE   n74\{`8]o   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) g35!a<JW   nm@ h5ON_   GLAD Pro增加的功能： gYhY1Mym   GuO}CQs^W   □ 非线性光学： #h?IoB7   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) `*Yw-HL   2.倍频 gYD1A\   3.自聚焦效应(self-focusing effects) Ss+F   :ZM9lBYh   □ 激光过程： ID4 3s9   1.速率方程增益模型(rate equation gain) S[1<Qrv]   2.激光起振和Q-switching sSh{.XuB+3   .JPN';   □ 优化： X>8,C^~$1   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) B:Ts_9*   2.使用者自定义评价函数(merit function) )GkJ%o#H2   3.任何的系统参数都能进行优化 RNi%6A1   HEBeJ2w   □ 几何光学： N[po)}hp   1.精密表面配合光线追迹 |tGUx*NN   2.透镜组的定义和分析 Z1eT>6|]r   g}NO$?ndg   □ 大气效应： |Y>Jf~SN   1.Kolmogorov扰动 /?eVWCR   2.热致离焦(thermal blooming) 6;Z-Y>\c   BM<q;;pO   典型案例图示 _K o#36.S   o]4]fLQ   任意形状的光阑 YIg(^>sq   ;=y"Z^   0G+Q^]0   U05;qKgkDF   S形光纤波导 A`n>9|R   #7i*Diqf9   /K#k_k   1 7 Ugz?   空间光耦合进入光纤 ,AP0*Ln   ~w?02FU   X:oOp=y]|   oX|T&"&   二元光学元件 pR61bl)   ^ Oh   `,qft[1   yp#!$+a}   剪切干涉仪 AJ\&>6GZ(b   g'7E6n"!,   Dh8ECy5k<*   $*ff]>#   大气热晕 l~i?   pey=zR!   *'>_XX   7?*+,Fo#   谐振腔分析 ;7'O=%   q&25,zWD   Xs~'M/> O   QTy=VLk43   模式竞争 l7|z]v-   fz(YP=@ZnP   BU:;;iV8   /eV)5`V   调Q激光器输出特性 32wtN8kx   MgeC-XQM   /j~~S'sw   'H530Y\

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