GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

\e4AxLP   软件简介 +$L}B-F    D~"a"   GLAD是由美国Applied Optics Research公司开发的一款专业的物理光学软件，特别适用于激光领域各种光学现象的仿真和评估！软件的开发者George Lawrence教授长期在光学领域排名NO.1的美国亚利桑那大学任教，在物理光学特别是激光领域拥有三十多年的研究经验。 l:@=9Fp>   GLAD使用复振幅来描述光束，采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析，几乎能对所有类型的激光系统进行分析，或对物理光学系统做完整的端-对-端的分析处理，还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。 6;Z`9PGp   GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。 LYYz=oZOE!   Ig!0A}f   GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 >%`SXB&9   GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟；（7）偏振效应分析。 _XP}fx7$C   ]}'bRq*]   功能特性 [g}#R#Y)   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： #]1jvB   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。 LyvR].p=5*   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。 M .6BFC   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。 {06-h %qr   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。  ]XlBV-@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。 T$0)un   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 -`Z!p   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 I@VzH(da\   tQNc+>7k+u   GLAD基本版的功能： sM)1w-    )P9]/y   □ 整合环境设计区(IDE) :D3:`P>,c   c oZK   □ 简单或复杂激光束追迹 aO}hE2]   ^NX; zc   □ 相干和非相干交互作用 1!)'dL0mI   arR<!y7   □ 非线性激光增益模型 gp$]0~[tO   LFi{Q{E)   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 40 u tmC   2K/t[.8   □ 任意形状的光阑 -a|b.p   F(/<ADx   □ 近场-和远场-衍射传输分析 tR9iFv_   E71H=C 4   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 'W9[Vm   4w9=z,   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 o@PvA1   aU a+]H[   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 JT<JS6vw#   ~eP~c"L   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) U:7w8$_   k9H}nP$F   □ 透镜和反射镜数组 X)j%v\#`U   *^{j!U37s   □ 变量数组，可达1024x1024 )Z4iM;4]   OB=bRLd.IR   □ 方形数组和可分离的衍射理论 &x*l{s[   *uK!w(;2   □ 多重，独立的激光束追迹传输 6||%T$_;}   Q: -&    □ 自动传输技术控制 \>"Zn7   lz>.mXdx   □ 薄片增益模型 DsxNg   4@F8-V3q4   □ 全局坐标系统 ^FNju/b   ZB$yEW]]~   □ 任意的反射镜位置及方位设置 [Pq |6dz   {%('|(57   □ 几何像差 >_]Ov :5   p;o"i_!   □ 大Fresnel数系统模拟 9_svtO]P   Kn1u1@&Xd   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) RFe>#o   8N j}   □ 相位共轭(phase conjugation) OUN~7]OD%   ?G9DSk?6%Z   □ 极化模型 G]xN#O;   K0'p*[yO/j   □ 部分相干光模型 ODpAMt"   JB5%\   □ ABCD传输 A$\/D2S7!   w0yzC0yBk   □ 光纤光学和3-D波导 Ai 8+U)   DN*M-o9   □ 二元光学(binary optics)和光栅 fCs{%-6cP   -; d{}F   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 -`spu)   !3c+}j-j   □ M-平方因子评价 ESIeZhXVH   $*XTX?,'   □ 相位修正的优化 F!I9)PSj   J7EWaXGbz   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) -c0*   J1M9),   GLAD Pro增加的功能： $LU|wW   1"<{_&d1   □ 非线性光学： y^X]q[-?   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) RcR-sbR   2.倍频 NN:zQ_RT   3.自聚焦效应(self-focusing effects) kyYU 1gfh   Xk/:a}-l   □ 激光过程： $S?xB$   1.速率方程增益模型(rate equation gain) i(# Fjp   2.激光起振和Q-switching voP#}fD   RSM+si/   □ 优化： _-v$fDrz   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) F5UHkv"K&O   2.使用者自定义评价函数(merit function) JNvgUb'U   3.任何的系统参数都能进行优化 i3(5 '   b?M. 0{"H   □ 几何光学： YWANBM(v+   1.精密表面配合光线追迹 )iPU   2.透镜组的定义和分析 :q2RgZE   fo9V&NE   □ 大气效应： aiw4J   1.Kolmogorov扰动 n34d"l3   2.热致离焦(thermal blooming) -=u9>S)!c   [>Zg6q|   典型案例图示 8y?q)y9h   sG|,#XQ   任意形状的光阑 $S/WAw,/   0o.h{BN   ZM=eiJZ   0J5$ Yw1'F   S形光纤波导 5VN~?#K   bg|=)sw4   puF*WxU)   fB4z qMSfE   空间光耦合进入光纤 ' #t1e]   $nf %<Q   bGj<Dojl   JJ_KfnH   二元光学元件 u<+RA   `V[ hE r|   X5Y. o&   M?ElD1#Z   剪切干涉仪 dTU`@!f   XlwyD   eTtiAF=bW   K}LF ${bS   大气热晕 p,)pz_M   SR/ "{\C   o107.s   HhTD/   谐振腔分析 sR$/z9w   o-A Ax#@   aQ1n1OBr   Aacj?    模式竞争 r ?Pk}Q   Wb{8WPS   Q>/[*(.Wd   Hn?v/3   调Q激光器输出特性 5PKdMEK|q   %bTXu1   0t00X/   n{%[G2.A

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