GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

"S[VtuxPCU   软件简介 #>~$`Sg   a|5GC pp   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。 *D;B%j^;   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。 *kL1r w6   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。 b]RnCu"   zv#i\8h^p   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。 u b P2ws   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。 x`%;Q@G   3Luv$6   功能特性 Bh2m,=``   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： ,X\z#B   1.理论基础是衍射光学，通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象（含增益）的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来，实现对复杂系统的快速模拟。 HK&F'\'}   2.提供多种激光器组件命令，如透镜（理想的和实际的），透镜阵列，反射镜，棱镜，自适应反射镜，双折射晶体，光栅，谱色散平滑元件，任意形状的光阑，光纤以及各种结构的波导等，可以快速建立激光器模型。 |=38t8Ge&   3.准确模拟激光器谐振腔的特性，如输出的激光模式，输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数（如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数），可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 I U4[}x   4.提供多种诊断函数，通过调用这些函数可以计算任意光场的参数，如Strehl比，M2因子，光束的半高全宽，环围能量（可聚焦能力的一个重要的衡量参数），输出光束的像差特性（拟合出Zernike多项式的系数），波前的RMS值，光学传递函数（OTF），光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 gNLjk4H,S[   5.在非线性特性方面的模拟具有非常显著的优势，是目前唯一能够涵盖几乎所有非线性特性的物理光学模拟软件。可以模拟的非线性过程包括：各种增益过程（包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半导体增益模型、三能级系统模型、速率方程模型），自聚焦过程，倍频过程，和频过程，四波混频过程，Raman放大过程，大气湍流引起的热晕过程。 )OH!<jW   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。  G!OD7:   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 q97Dn[>3   kf-ZE$S4   GLAD基本版的功能： Z1\_[GA   |E U}&k2   □ 整合环境设计区(IDE) HE+VanY![   *TE6p   □ 简单或复杂激光束追迹 qI;k2sQR   iyH<!>a   □ 相干和非相干交互作用 _vU,avw   Q1&: +7%   □ 非线性激光增益模型 &R*d/~SU   (eO0Ic[c   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 sur2Mw(M"   -+Q,xxu   □ 任意形状的光阑 %iD>^Dp   &% M^:WT   □ 近场-和远场-衍射传输分析 X dB#+"[   Q `E{Oo,   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 eX_}KH-Q   x:l`e:`y9   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 h.2!d0j]   IUc!nxF#   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 Sk;IAp#X9   Nob(bD5SpE   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) G =< KAJ   3<JZt.|   □ 透镜和反射镜数组 1uXtBk6   )[nzmL*w   □ 变量数组，可达1024x1024 YuPgsJ[m   8<.KWr   □ 方形数组和可分离的衍射理论 )2 ^OBfl7   k9R1E /;   □ 多重，独立的激光束追迹传输 `/+7@~[RU   UBC[5E$   □ 自动传输技术控制 h Qu9ux   2EK\QWo   □ 薄片增益模型 B0R[f   &G<ZK9Ot}0   □ 全局坐标系统 Z6h.gaQ7 H   M $e~Rlw   □ 任意的反射镜位置及方位设置 0|GxOzNd   lsio\ $   □ 几何像差 9m6w.:S   4El{2cfA   □ 大Fresnel数系统模拟 *"e[au^8*b   3`e1:`Hu   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) '!f5|l9SC   ;H\,w/E9   □ 相位共轭(phase conjugation) 4G`YZZQ   xc*ys-Nv   □ 极化模型 ^R<= }   Ak}l6{ ..   □ 部分相干光模型 7<1Y%|x`   C)ChF`Ru':   □ ABCD传输 K@>v|JD   fp>o ^+VB   □ 光纤光学和3-D波导 }y[o[>   ;TW@{re   □ 二元光学(binary optics)和光栅 ?$s2]}v   KR522YW   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 Wq>j;\3b3   \h0e09& I   □ M-平方因子评价 ^ul`b   ]}5jX^j   □ 相位修正的优化 GzR;`,_O/   9td(MZ%i~N   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) >2C;5ba    u?'X%'K*   GLAD Pro增加的功能： ix$+NM<n   (wA|lK3   □ 非线性光学： {u5)zVYC,U   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) W&p-Z"=)   2.倍频 { aB_t%`w   3.自聚焦效应(self-focusing effects)  ] 2b@mX   0 /H1INve   □ 激光过程： Y5npz^i   1.速率方程增益模型(rate equation gain) CRqa[boU*   2.激光起振和Q-switching )0'O!O   YWdlE7 y   □ 优化： 4a646jg)   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) 6>vj({,1Y*   2.使用者自定义评价函数(merit function) ipyO&v   3.任何的系统参数都能进行优化 )O+9v}2   \NSwoP   □ 几何光学： >i ~zG6H   1.精密表面配合光线追迹 > voUh;L   2.透镜组的定义和分析 O'mX7rY<<(   /y-P)3_   □ 大气效应： o1g[(zky   1.Kolmogorov扰动 97&6iTYA   2.热致离焦(thermal blooming) [ z&y]~   ah f$#UQLb   典型案例图示 P]x@h   =AAH}   任意形状的光阑 9c?izpA   S_WY91r   J{1O\i   7u }r^+6_o   S形光纤波导 6Q>w\@lF   ]pGr'T~Gj   EgO4: 8$h   < xV!vN   空间光耦合进入光纤 /2U.,vw   REsThB   E7D^6G&i   dy0!Zz   二元光学元件 npe*A   C[s*Na-   lWdE^-   }i[jJb`bY   剪切干涉仪 <37vWK1+   nDo|^{!L`   D\TL6"wo   0I&rZMpF&   大气热晕 M6I1`Lpf   K~E]Fkw!;   (sl~n_<ds8   *GDU=D}   谐振腔分析 jc?Hip'   mB :lp=c`   :G`_IB\   Y#m0/1-   模式竞争 &]M<G)9   Jw^+t)t   L%<1C\k   6`s[PKP.   调Q激光器输出特性 ^aC[ZP:   ?+!KucTF   +g;G*EP 7*   -cW5v

vxm`[s|QC

Pf!K()<uJ