GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

c/-'^+9   软件简介 @&Af[X4s   9~r8$,e   GLAD是由美国Applied Optics Research公司开发的一款专业的物理光学软件，特别适用于激光领域各种光学现象的仿真和评估！软件的开发者George Lawrence教授长期在光学领域排名NO.1的美国亚利桑那大学任教，在物理光学特别是激光领域拥有三十多年的研究经验。 ZoqE,ucH   GLAD使用复振幅来描述光束，采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析，几乎能对所有类型的激光系统进行分析，或对物理光学系统做完整的端-对-端的分析处理，还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。 &x4|!"G   GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。 =@;\9j   y&F&Z3t   GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 2) Q/cH\g   GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟；（7）偏振效应分析。 NdI~1kemr   =#I/x= L:   功能特性 *APTgXYR   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： S]c&T`jx   1.理论基础是衍射光学，通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象（含增益）的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来，实现对复杂系统的快速模拟。 T' )l   2.提供多种激光器组件命令，如透镜（理想的和实际的），透镜阵列，反射镜，棱镜，自适应反射镜，双折射晶体，光栅，谱色散平滑元件，任意形状的光阑，光纤以及各种结构的波导等，可以快速建立激光器模型。 V$MMK   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。 R36A_   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。 al]-*=v7}   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。 9iK%@k   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 V9D>Xh!0H   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 n--s[Kdo8     OJ# d   GLAD基本版的功能： /yO0Z1G   ZlL]AD@   □ 整合环境设计区(IDE) Q,>]f@m   ?$H=n{iW   □ 简单或复杂激光束追迹 K3J,f2Cn$   @$|bMH*1:   □ 相干和非相干交互作用 5&Le?-/\   Bc?KAK   □ 非线性激光增益模型 Vfr.Yoy   8SO(pw9   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 ekSSqj9";   JHsxaX;c   □ 任意形状的光阑 K|wB0TiXP   CGZ3-OW@E   □ 近场-和远场-衍射传输分析 |#O>DdKHT   lMb&F[KJ7   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 Z2I2 [pA   3c[TPD_:   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 pb|,rLNZ   ^" UZ.@sq'   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 /V E|FTs   qL!pDZk   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) {} Zqaf   y-a 3   □ 透镜和反射镜数组 .arWbTR)~U   Sk%*Zo{|   □ 变量数组，可达1024x1024 B5/ "2i   $xq$   □ 方形数组和可分离的衍射理论 IFW"SfdZk   ]9$^=z%SE   □ 多重，独立的激光束追迹传输 T5+9#   /9@VnM   □ 自动传输技术控制 O g!SFg*   5P![fX|5   □ 薄片增益模型 "|d# +C   ]R]%c*tA   □ 全局坐标系统 @*5(KIeeC>   /n8\^4{fP{   □ 任意的反射镜位置及方位设置 (Ujry =f   AP/#?    □ 几何像差 V*F |Yo:   g3vR\?c`   □ 大Fresnel数系统模拟 8QFg6#"O   G57c 8}\4   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) 5/m}v'S%   qW|_|%{U+   □ 相位共轭(phase conjugation) $3^Cp_p6   yuq2)   □ 极化模型 a3SBEkC   Yp;?Zq9   □ 部分相干光模型  ]YKxJ''u   u\o~'Jz   □ ABCD传输 2 UPG8]   #9p|aS\   □ 光纤光学和3-D波导 b_a6|   x^)W}p"   □ 二元光学(binary optics)和光栅 0K^?QM|S   v]hu5t   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 wg]VG,   o&# !W(    □ M-平方因子评价 b-HELS`nX   U,7}VdO   □ 相位修正的优化 ibh,d.*~g   U*7x81v?j   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) -qdt$jIM   .g!K| c   GLAD Pro增加的功能： b>L?0p$ej   EM,=R   □ 非线性光学： 5 N:IH@   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) 1}3tpO;   2.倍频 HlraOp+   3.自聚焦效应(self-focusing effects) [Lq9lw&    eR:C?v   □ 激光过程： EjP9/VG@=   1.速率方程增益模型(rate equation gain) ! AN;   2.激光起振和Q-switching 0n*D](/NK   I9*BTT]   □ 优化： /- Z}=   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) @IV,sze   2.使用者自定义评价函数(merit function) [Z;ei1l   3.任何的系统参数都能进行优化 t {H{xd   du_~P"[   □ 几何光学：  -. l.@   1.精密表面配合光线追迹 QAX3*%h   2.透镜组的定义和分析 z"f+;1   ry0YS\W   □ 大气效应： 8T8 8   1.Kolmogorov扰动 .Ky)Co   2.热致离焦(thermal blooming) $0|`h)&   1H  \   典型案例图示 zJo? ,c   "<&) G{   任意形状的光阑 NiD_v   yf/i)   4))N(m%3F   ZP'0=   S形光纤波导 -quJX;~   t8M\   *U +<Hv`C   fGoJP[ae   空间光耦合进入光纤 :Q8*MJ3&V   ~bsdy2&/q   0X5b32   UjS+Ddp   二元光学元件 R5&<\RI0   h.q9p!   IZs&7   _ Y7Um   剪切干涉仪 _{$<s[S   VxtX%McK   G|u)eW   2S-f5&o   大气热晕 [:+f Y[4==   >R5A@0@d5   `\GRY @cg   nDyA][   谐振腔分析 w|abaMam   pog    RK=Pm7L:`y   d:"7Tw2v+   模式竞争 9sI&d   q1v7(`O   #}l$<7ZU   ZG-#YF.1   调Q激光器输出特性 bOSqD[?   uh`5:V   -ijzo%&qA   d0R;|p''Z

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