GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

"4*QA0As   软件简介 1&=2"   +@@( C9   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。 5rA>2<\pQ   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。 DuQ:82 3b   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。 :2{ [f+   =7-kD3   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。 aH500   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。 73nmDZO|   bX%4[BKP   功能特性 k5)IBO   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： 3`"k1W   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。 EScy!p\*   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。 Jx4~o{Z}c   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。 ]HG>Og   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。 @$!"}xDR'   5.在非线性特性方面的模拟具有非常显著的优势，是目前唯一能够涵盖几乎所有非线性特性的物理光学模拟软件。可以模拟的非线性过程包括：各种增益过程（包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半导体增益模型、三能级系统模型、速率方程模型），自聚焦过程，倍频过程，和频过程，四波混频过程，Raman放大过程，大气湍流引起的热晕过程。 WCI'Kh    6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 8Tc:TaL   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 .e S* F   ,fm{ krE   GLAD基本版的功能： w;Pe_m7\EO   _xP@kN~   □ 整合环境设计区(IDE) MF::At[4   1<M~ #   □ 简单或复杂激光束追迹 kw1Lm1C   z-S8s2.Fd   □ 相干和非相干交互作用 ,#.^2O9-^   v[m1R'   □ 非线性激光增益模型 /q`f3OV"   :\1vy5 _   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜  ck`$ `   J\I`#   □ 任意形状的光阑 &G+:t)|S   KH[Oqd   □ 近场-和远场-衍射传输分析 k0DX|O8mXV   00A2[gO9   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 mgEZiAV?   ).HnK   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 w:9n/[   j 2Jew   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 o6:p2W   LS1}j WU!   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) sJLJVSv8c   e(-Vp7vXG   □ 透镜和反射镜数组 {Hxziyv~Y(   3],[6%w   □ 变量数组，可达1024x1024 lN::veD   SjU0Xb)[   □ 方形数组和可分离的衍射理论 rAQ3x0   D) JI11a<   □ 多重，独立的激光束追迹传输 Z9PG7h   5CM]-qbf@   □ 自动传输技术控制 n11eJEtm   xTdh/}   □ 薄片增益模型 3ry0.   EF'U`\gX   □ 全局坐标系统 Y<`uq'V   Ob7F39):N   □ 任意的反射镜位置及方位设置 ^G(+sb[t   "V7&@3   □ 几何像差 N%QVkuCbM   qznd'^[   □ 大Fresnel数系统模拟 -B#>Jn#F   +P 9h%/Yk   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) *ps")?tlC   Y!nE65   □ 相位共轭(phase conjugation) 0SWec7G   ais"xm <V   □ 极化模型 nrI-F,1   1x4{ ~g\   □ 部分相干光模型 C+c;UzbD   ]1n =O"vE   □ ABCD传输 IqmoWn3   &]HY:   □ 光纤光学和3-D波导 d+Jj4OnP   <al/>7z' O   □ 二元光学(binary optics)和光栅 ]W 6!Xw)[   b\9}zmG[u   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 ,Tc598D   FOd)zU*L2   □ M-平方因子评价 !BW6l)=L   go$zi5{h#   □ 相位修正的优化 *4 F6U   iOzY8M+N(   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) JN-wToOF   &7t3D?K'qX   GLAD Pro增加的功能： ,XNz.+Ov   ^iaG>rvA   □ 非线性光学： r5N.Qt8   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) u>o2lvy8   2.倍频 $@cg+Xrg1   3.自聚焦效应(self-focusing effects) $&iw(BIq   \"@BZ.y   □ 激光过程： ns,qj}#   1.速率方程增益模型(rate equation gain) !Wz%Hy:ZK   2.激光起振和Q-switching li?RymlF   }_L,Xg:I   □ 优化： ACcxQK}   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) fPW(hb;   2.使用者自定义评价函数(merit function) 4r'f/s8"#   3.任何的系统参数都能进行优化 `-L{J0xq   t1)Qa(#]   □ 几何光学： *^q%b/f   1.精密表面配合光线追迹 PYp<eo\   2.透镜组的定义和分析 Y^-faL7*\   0R%R2p'wG   □ 大气效应：  Lx:O Dd   1.Kolmogorov扰动 WS?"OTH.^\   2.热致离焦(thermal blooming) 4<`'?   qZ6Mk9@M   典型案例图示 Td !7Rx _   <Prz>qL$   任意形状的光阑 i?&g ;_n^   q'%-8t   d)&}% 2ku   & A%*sD6   S形光纤波导 >Hq)1o   rmOcA   S0 AaJty   ?UlAwxn   空间光耦合进入光纤 bZ.q?Hlfk   B~oc.sg   7]w]i5   "[ 091<   二元光学元件 9fyJw1   Rh:edQ#   &xG>"sJ   o0Y {k8   剪切干涉仪 A[F tPk{k   BuE=(v2 }   l H@hV   '<.@a"DnJ   大气热晕 T(E$0a)#   FCu0)\    *TEgV   WxB}Uh   谐振腔分析 <lj;}@qQ<   i1"4ztZ   jW^@lH EU   +O 2H":$   模式竞争 F|t3%dpj    2`XG"[@   f,'gQ5\ X3   l cHqg   调Q激光器输出特性 h#ogL-UU   .]_ (>^6   N<lO!x1[H*   Lb2bzZbhx

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