GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

KMU2PoqD   软件简介 e7# B?   M2{AaYgD   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。 !%8| R]d   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。 3$~6+i   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。 -JMlk :~   v +$3Z5   GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 j1Ng[   GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟；（7）偏振效应分析。 vc r5   K0YUN^St   功能特性 _,G^#$pH   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： MhaoD5*9   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。 &IZthJqV   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。 E <O:   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。 $VgazUH% =   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。 #0F6{&; M   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。 s\Zp/-Q   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 vwc)d{ND   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 _7k6hVQ   I7Uj<a=(q   GLAD基本版的功能： [Y%H8}   [WAnII   □ 整合环境设计区(IDE) Da@H^   0}:wM':G   □ 简单或复杂激光束追迹 GELxS!   $@R[$/   □ 相干和非相干交互作用 "c'K8,+?   !(&N {NH9   □ 非线性激光增益模型 qh]ILE87(   ~8htg8CZ`   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 |IgH0 zZ   yn;sd+:z   □ 任意形状的光阑 <gtqwH]    \_#Z~I{   □ 近场-和远场-衍射传输分析 Qgel^"t]i   ^kF-mM=   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 O! t> @%)   0>aAI3E   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 <z2*T \B!8   'u)zQAaw.   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 n}T;q1   LYV\|a{Y   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) SFaG`T=   > ]()# z   □ 透镜和反射镜数组 >h>   dh; L!   □ 变量数组，可达1024x1024 Js'#=   tsqk V7?   □ 方形数组和可分离的衍射理论 6cm&=n_u   Px$4.b[{_Y   □ 多重，独立的激光束追迹传输 =Ll:Ba Q   /^XGIQ/W   □ 自动传输技术控制 YR\pt8(z?   P_:~!+W,   □ 薄片增益模型 O:hCUr   $vQ#ah/k   □ 全局坐标系统 LKx<hl$O   b-Q%cxJ   □ 任意的反射镜位置及方位设置 FkS$x'~2$   %`F&,!d   □ 几何像差 th 9I]g^=t   $!Pm*s   □ 大Fresnel数系统模拟 pod= |(c   bL)7/E   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) W ^MF3   q!sazVaDp   □ 相位共轭(phase conjugation) RdtF5#\z   m&36$>r=   □ 极化模型 ^#Ruw?D   (8$; 4q[!   □ 部分相干光模型 o(w xu)   I<["ko,t@?   □ ABCD传输 S{sJX5R;   Jh)x_&R&Q   □ 光纤光学和3-D波导  #"6O3.P   [ BpZ{Ql   □ 二元光学(binary optics)和光栅 p}r1@L s   3a_=e B   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 Ew9\Y R}   ?df*Y5I2   □ M-平方因子评价 v_7?Zik8E   .0[ zZ   □ 相位修正的优化 eMDO;q   u3Qm"?$`   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) Q=+*OQV29   YH 5jvvOI   GLAD Pro增加的功能： a*oqhOTQ   t\/i9CBn   □ 非线性光学： _$oN"pj   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) @5im*ubzM   2.倍频 DF>LN%a~   3.自聚焦效应(self-focusing effects) )rqb<O   oXQzCjX_   □ 激光过程： :L E&p[^   1.速率方程增益模型(rate equation gain) g<@P_^vo   2.激光起振和Q-switching hS?pc<~`#   zOEdFU{x   □ 优化： )U?O4| \P   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) Tf|?j=f   2.使用者自定义评价函数(merit function) N3Yf3rK   3.任何的系统参数都能进行优化 2EU((Q`>=(   Ep.Q&(D >   □ 几何光学： 3.c0PRZ   1.精密表面配合光线追迹 gHB*u!w7Z   2.透镜组的定义和分析 l[_y|W5   / p&V72   □ 大气效应： \fk%^1XY   1.Kolmogorov扰动 +kMVl_`V   2.热致离焦(thermal blooming) H;eGB Vi   O/|,rAE   典型案例图示 Zs$Qo->F   ^iHwv*ss   任意形状的光阑 4IT`8n~   ixf~3Y8   ]I+"";oQGB   ^uDNArDmj5   S形光纤波导 s.zfiJ   b%TS37`^[   hhqSfafUX   EGY'a*]cU   空间光耦合进入光纤 ~$ bkWb*RJ   2 4}?GO   Ci}v+    3Y L   二元光学元件 _N-.=86*   4dB6cg   xYgG   l$1z%|I   剪切干涉仪 j.b7<Vr4;   )}G?^rDH(   sM4Qu./   n' Xv PV|   大气热晕 5q.d$K |   &7}\mnhB   P?zPb'UVqa   8@}R_GZc   谐振腔分析 kvdiDo   IQ5H`o?[B   hZ#ydI|   gG 9e.++:   模式竞争 &gNb+z+   \BoRYb9h   `YK2hr   =&5^[:ksB   调Q激光器输出特性 |<Cz#| ,q   ,vxxp]#5   :75$e%'A   TpHvZ]c

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