GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

YKvFZH)   软件简介 Tm^zoVi   /ADxHw`k   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。 a^5`fA/L,   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。 z(orA} [   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。 JnY3]   @+X}O/74   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。 @4B2O"z`   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。 Pjb9FCA'   a\m10Ih:   功能特性 <p0$Q!^dK=   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： pr0V)C6   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。 :g9z^ $g   2.提供多种激光器组件命令，如透镜（理想的和实际的），透镜阵列，反射镜，棱镜，自适应反射镜，双折射晶体，光栅，谱色散平滑元件，任意形状的光阑，光纤以及各种结构的波导等，可以快速建立激光器模型。 #-HN[U?Gs   3.准确模拟激光器谐振腔的特性，如输出的激光模式，输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数（如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数），可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 {Rj'=%h   4.提供多种诊断函数，通过调用这些函数可以计算任意光场的参数，如Strehl比，M2因子，光束的半高全宽，环围能量（可聚焦能力的一个重要的衡量参数），输出光束的像差特性（拟合出Zernike多项式的系数），波前的RMS值，光学传递函数（OTF），光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 (Fgt#H(B   5.在非线性特性方面的模拟具有非常显著的优势，是目前唯一能够涵盖几乎所有非线性特性的物理光学模拟软件。可以模拟的非线性过程包括：各种增益过程（包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半导体增益模型、三能级系统模型、速率方程模型），自聚焦过程，倍频过程，和频过程，四波混频过程，Raman放大过程，大气湍流引起的热晕过程。 r IK|}5   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 ?s"v0cg+   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 *u{.K:.I   F<(xz=   GLAD基本版的功能： kyo ,yD   Z%OSW   □ 整合环境设计区(IDE) NxX1_d   /l$noaskX   □ 简单或复杂激光束追迹 j'J*QK&Q   MM8)yCI   □ 相干和非相干交互作用 wbS++cF<   YKc{P"'/|   □ 非线性激光增益模型 eu:_V+   0\~Zg   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 +tN-X'u##   `A^} X   □ 任意形状的光阑 YYvs~?bAy   gwYd4   □ 近场-和远场-衍射传输分析 M{4_BQ4$   ]Ojt3)fB   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 $WPN.,7    X0$_KPn   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 jw[`_   v1lj/A   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析  Fszk?0T   Cp* n2   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) <C{5(= X{   y d$37G|n   □ 透镜和反射镜数组 j&mL]'Zy   = % JDo   □ 变量数组，可达1024x1024 E>1USKxn   ]1[;A$7   □ 方形数组和可分离的衍射理论 W[m_IY   E{ ,O}   □ 多重，独立的激光束追迹传输 }Tef;8 d   7A|jnm   □ 自动传输技术控制 I(CI')Q   QaO`:wJj   □ 薄片增益模型 Jr9}'l8   <XagkD   □ 全局坐标系统 ]O\W<'+V   "%]dC{   □ 任意的反射镜位置及方位设置 X m3t xp#   ^Bb_NcU   □ 几何像差 !!86Sv   e`rY]X   □ 大Fresnel数系统模拟 FTfA\/tl(;   7GUJ&U)J   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) !tdfTf$   xVyUUzXs   □ 相位共轭(phase conjugation) $OD5t5eTsM   &B4U )   □ 极化模型 z Y|g#V-   z)~!G~J]   □ 部分相干光模型 >cNXB7]E>   \PONaRK|[z   □ ABCD传输 u3:Qt2^S   k#(cZ   □ 光纤光学和3-D波导 `[\phv   #0D.37R+k   □ 二元光学(binary optics)和光栅 }(K6 YL   S\ZAcz4   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 SA1/U   ?Q3~n^   □ M-平方因子评价 VW v0\:,G   (<Xdj^v   □ 相位修正的优化 eLny-.i,7   2&fwr>!$   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) i 8X z   e;5Lv9?C8   GLAD Pro增加的功能： ;NeP&)Td   `W n5 .V   □ 非线性光学： u&XkbPZ%4c   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) q4iD59yd)S   2.倍频 Dj+Osh   3.自聚焦效应(self-focusing effects) e}[we:   K, 5ax@   □ 激光过程： N08n/u&cr,   1.速率方程增益模型(rate equation gain) Ne7{{1   2.激光起振和Q-switching }GDG$QI]K&   F^z8+W   □ 优化： NCFV   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) :5{@*   2.使用者自定义评价函数(merit function) b,R'T+4[   3.任何的系统参数都能进行优化 Sp,Q,Q4   E$Pjp oQTf   □ 几何光学： BpG'e-2   1.精密表面配合光线追迹 -0da"AB   2.透镜组的定义和分析 y9li<u<PF   )K>@$6H+2   □ 大气效应： &AcFa<U   1.Kolmogorov扰动 |u r~s$8y-   2.热致离焦(thermal blooming) U/!&KsnT   V )k, 9=   典型案例图示 !muYn-4M   kO_XyC4(   任意形状的光阑 aijGz<   iv+jv2ZF%   B8AzN9v&"N   |QOJ9~hxD   S形光纤波导 @) ZO$h   (Q8?)   -wQ^oOJ   #S%Y;ilq   空间光耦合进入光纤 `uZv9I"   }K80G~O2<   Y\e]2   h<1dTl*   二元光学元件 <yI,cM<c   r`R~{;oT   prEu9$:t   p?$G>nkdq   剪切干涉仪 PT#eXS9_   ~]W[ {3 ;   Dbdzb m7   (:-Jl"&R@   大气热晕 aXbNDj ][   :~3{oZGX&   )s<WG}   3V Mh)   谐振腔分析 P%@rH@^Y   n R\n\    25a#eDbqi   fb"J Bc}X   模式竞争 ::OFW@dS   xR|eyeR   Wda\a.bXT   e(w/m(!Wny   调Q激光器输出特性 $FQcDo|[   HKiVEg   |5~wwL@LW7   yMbcFDlBr

Q5y q"/=[a

J[!x%8m