GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

D0f]$   软件简介 K-Ef%a2#`   S f# R0SA   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。 X&H"51   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。 ?:0Jav   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。 ZN0P:==   Z%UP6%   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。 dR]m8mdqc1   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。 G3T]`Atf   Q~9^{sHZjP   功能特性 Ny/MJ#Lq   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： Q7CsJzk~)   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。 ;O,jUiQ   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。 (TM,V!G+U~   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。 @H8EWTZ   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。 v3>UV8c'   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。 GM<9p_ B   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 jPkn[W# 6   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 \9EjClfo   >H,*H;6   GLAD基本版的功能： 8u]2xB=K   YS_;OFsd   □ 整合环境设计区(IDE) e*1_8I#2   Vxt+]5X   □ 简单或复杂激光束追迹 U6s[`H3I{   "0TZTa1e   □ 相干和非相干交互作用 (/] J3   \~wMfP8   □ 非线性激光增益模型 <1!O1ab   GC'O[q+   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 Y_P!B^z3   hi[pVk~B)   □ 任意形状的光阑 ^LLzZnkcZ   dAj$1Ke   □ 近场-和远场-衍射传输分析 yB6?`3A:   ?aMOZn?   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 TD_Oo-+\   V(* (F7+   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 93hxSRw   ddR>7d}N   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 =Fl^`*n    9gZ$   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) d'sZxU   akQ7K   □ 透镜和反射镜数组 NGWxN8P6   2J;g{95z   □ 变量数组，可达1024x1024 i!Ga5v8n:   i}?>g-(   □ 方形数组和可分离的衍射理论 #.[k=dj    >LuYHr   □ 多重，独立的激光束追迹传输 Tm?#M&'   TS5Q1+hWHV   □ 自动传输技术控制 u#SWj,X   ?bu>r=oIO]   □ 薄片增益模型 LOJAWR9$^U   rVsJ`+L   □ 全局坐标系统 ig &Y   GPkpXVm   □ 任意的反射镜位置及方位设置 ,Y48[_ymm   Y nZiTe@   □ 几何像差 YK~%xo   H>@+om   □ 大Fresnel数系统模拟 WuW^GC{7   uW3!Yg@   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) 7xa>   RpYERAgT   □ 相位共轭(phase conjugation) h)nG)|c   {]|J5Dgfe   □ 极化模型 ~u+9J}   *uvQ\.   □ 部分相干光模型 _<2E"PrT   t&DEb_"De   □ ABCD传输 wec)Ctj+   %u5]>]M+   □ 光纤光学和3-D波导 ^sg,\zD 'X   b>9>uC@J15   □ 二元光学(binary optics)和光栅 O|UC ?]6   tklH@'q   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 HUOj0T   ]M '=^32   □ M-平方因子评价 M& CqSd   5NLDYi@3   □ 相位修正的优化 BL58] P84   Dn}Jxu'(   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) 5rUdv}.   ~<x:q6   GLAD Pro增加的功能： da~],MN   7j)8Djzp|   □ 非线性光学： *HB-QIl   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) gv{ >`AN   2.倍频 FU<Jp3<%   3.自聚焦效应(self-focusing effects) ?[>3QE   kz7(Z'pw   □ 激光过程： gKCX|cULY   1.速率方程增益模型(rate equation gain) G9@0@2aY8   2.激光起振和Q-switching vSLtFMq^(   pcI uN   □ 优化： Nl (Foya%)   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) RY*U"G0#w   2.使用者自定义评价函数(merit function) maR"t+   3.任何的系统参数都能进行优化 y L~W.H   O%HHYV%[m   □ 几何光学： ~.lPEA %%   1.精密表面配合光线追迹 Lq!>kT<]!   2.透镜组的定义和分析 t<?,F   B^jc3 VsR   □ 大气效应： efE.&]   1.Kolmogorov扰动 b*Q&CL   2.热致离焦(thermal blooming) "G9xM ffW    w^0nqh   典型案例图示 ib791   zs#@jv$   任意形状的光阑 i MRwp+$   `n?DU;,   >~+ELVB&   % +\."eC   S形光纤波导 YkQd   wJY'   j^2j&Ta   2gVm9gAHUd   空间光耦合进入光纤 H~z`]5CN   I[X772K   3%=~)7cF   {U !g.rh   二元光学元件 Tc3yS(aq   )IZ~G\Ra'   LvYB7<zk>   b9dLt6d   剪切干涉仪 ^@NU}S):yN   V,N%;iB}   ! #2{hQRu   Y % 5eZ=z   大气热晕 4)o   0h7r&t%YsV   SGlNKA},A   7EO_5/cY   谐振腔分析 l_ %6   0>Z_*U~6   fXQNHZ|4   nw CrZW   模式竞争 sZF6h=67D   3=]sLn0L   WX6&oy>   /%A*aGyIc   调Q激光器输出特性 rguCp}r   'F#KM1s   e'b(gD}   85xR2<:

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