GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

3+ >;$   软件简介 yRF %SWO   gcKXda(   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。 :t8?!9g   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。 O<KOsu1WW   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。 8n1<nS<   Dq:>]4%   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。 zs<2Ozv   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。 B !}/4"   H;.${u^lhd   功能特性 uKL4cr@   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： #5b}"xK{   1.理论基础是衍射光学，通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象（含增益）的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来，实现对复杂系统的快速模拟。 %{*A@jQsg   2.提供多种激光器组件命令，如透镜（理想的和实际的），透镜阵列，反射镜，棱镜，自适应反射镜，双折射晶体，光栅，谱色散平滑元件，任意形状的光阑，光纤以及各种结构的波导等，可以快速建立激光器模型。 z +NwGVk3   3.准确模拟激光器谐振腔的特性，如输出的激光模式，输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数（如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数），可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 H0P:t(<Gt   4.提供多种诊断函数，通过调用这些函数可以计算任意光场的参数，如Strehl比，M2因子，光束的半高全宽，环围能量（可聚焦能力的一个重要的衡量参数），输出光束的像差特性（拟合出Zernike多项式的系数），波前的RMS值，光学传递函数（OTF），光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 (+w>hCI   5.在非线性特性方面的模拟具有非常显著的优势，是目前唯一能够涵盖几乎所有非线性特性的物理光学模拟软件。可以模拟的非线性过程包括：各种增益过程（包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半导体增益模型、三能级系统模型、速率方程模型），自聚焦过程，倍频过程，和频过程，四波混频过程，Raman放大过程，大气湍流引起的热晕过程。 7i@vj7K   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 (n+FEE<   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 {dF_=`.   &u}]3E'-k   GLAD基本版的功能： 2QN ~E   }S_#*N)i   □ 整合环境设计区(IDE) "gCqb;^   Y$\c_#/]   □ 简单或复杂激光束追迹 bAVlL&^@|   h:3^FV&#   □ 相干和非相干交互作用 LeTOVgjA|   alV{| Vf[6   □ 非线性激光增益模型 ObyF~j}j   d09qZj>   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 u4 QBD5T"   _Q=h3(ZI   □ 任意形状的光阑 n=8DC&   %m5&Y01   □ 近场-和远场-衍射传输分析 #P)(/>nF   'n dX M    □ 稳态和非稳态谐振腔模型 G%#M17    HV}*}Ty   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 ]qPrXuS/   6 #m:=   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 :% m56   p1`")$   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) i~sW_f+   1 LUvs~Qu   □ 透镜和反射镜数组 yZyB.wT   X*QQVj   □ 变量数组，可达1024x1024 ul!e!^qwx   YU6D;   □ 方形数组和可分离的衍射理论 3^-yw`   >Nr~7s   □ 多重，独立的激光束追迹传输 bb}$7v`G   ^P~NE#p5   □ 自动传输技术控制 h4geoC_W2   ^"!)p2=   □ 薄片增益模型 Dxp.b$0t   <F 6LC_   □ 全局坐标系统 5ji#rIAhxh   %XiF7<A&   □ 任意的反射镜位置及方位设置 Y'eE({)<K   *DS>#x@3*i   □ 几何像差 mh"9V5T   C]GW u~QF   □ 大Fresnel数系统模拟 R Y ";SfYb   T'${*NVn   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) 9~ rYLR(v   GS&iSjw   □ 相位共轭(phase conjugation) dQ`=CIr   (>M? iB   □ 极化模型 1|/-Ff"1@   j&w4yY   □ 部分相干光模型 Ro :)N:C   6H'W]T&   □ ABCD传输 rPXy(d1<`S   [iGL~RiXtn   □ 光纤光学和3-D波导 <&MY/vV   k#DMd9   □ 二元光学(binary optics)和光栅 AoFxho   D5$|vv1   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 ]aI    klxNGxWAX   □ M-平方因子评价 hyVBQhk   -&QTy   □ 相位修正的优化 Z>(K|3_   Xcw6mpLt   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) mT&?DZ9<   7 DW_G   GLAD Pro增加的功能： L,_Z:\^   Y |'}VU   □ 非线性光学： 2!Sl!x+i\'   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) . l-eJ   2.倍频 A| s\5"??   3.自聚焦效应(self-focusing effects) nk.j7tu   K6G+sBw[   □ 激光过程： R@A"U[*   1.速率方程增益模型(rate equation gain) GFfZ TA   2.激光起振和Q-switching aK5O0`   ,}a'h4C   □ 优化： |?<^ 4U8   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) qLa6c2o,   2.使用者自定义评价函数(merit function) kX "*kD   3.任何的系统参数都能进行优化 {vox x&UX   JN>h:   □ 几何光学： kj/v$m   1.精密表面配合光线追迹 xV>sc;PEb   2.透镜组的定义和分析 0;Z] vl/|   f(E[jwy   □ 大气效应： BXa.XZ<n(   1.Kolmogorov扰动 x9i^_ 3Z   2.热致离焦(thermal blooming) ,u^%[ejH   $VnPs!a   典型案例图示 Y_,Tm    4 `]   任意形状的光阑 "] [u   /0(c-Dv   ES ?6   `9mc+   S形光纤波导 7_CX6:   DyM<aT   fir#5,*q|   I/)*pzt8   空间光耦合进入光纤 Rgb&EnVW   rbc7CPq_^   Uc( z|   v(~EO(n.   二元光学元件 |u_fVQj   Z=9gok\   ("P]bU+'>   j|%>NB ):   剪切干涉仪 x<1t/o   Mk8k,"RG&Z   Rh%C$d(   'c#AGi9   大气热晕 vY);7   C=x70Y/    & {=}U   .\mkgAlyaM   谐振腔分析 bwe)_<c   J6gn !   V<Co!2S   ~WKWx.ul   模式竞争 FXh*!%"*   OXS.CFZM   w}0rDWuR[   F0ylJ /E   调Q激光器输出特性 yi*EE%   (&Mv!6]   mNKcaM?h   )0zg1z

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