GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

C~nzH,5   软件简介 YP.5fq:   P_?gq>E8   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。 mL{B!Q   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。 9K5pwC\$%   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。 w[9|cgCY   'MEz|Z   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。 c_ -drS   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'9\OkP[=   X%Z{K-   功能特性 zm]aU`j   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： a:"Uh**   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。 MHh~vy'HB5   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。 U7`A497Z   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。 CK,7^U   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。 RIb4!!',c   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。 zo+nq%=   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 }`W){]{kO   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 p[hZ@f(z   ;'5>q&[qbP   GLAD基本版的功能： ] bj&bk#   B8B; y^b>i   □ 整合环境设计区(IDE) M,/mE~   Fs{x(_LOr   □ 简单或复杂激光束追迹 _CW(PsfY   }\HN&@   □ 相干和非相干交互作用 85n1eE   5jd,{<   □ 非线性激光增益模型 >#hO).`C   NWM8[dI   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 k.uMp<)D   cWi}V   □ 任意形状的光阑 `D=S{    V}dJ.I /#   □ 近场-和远场-衍射传输分析 =x<ge_Y   RoU55mL   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 A%`[mc]4#   2$?C7(kW   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 H *[_cqnv   Qp/QaVQ+   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 Z8rvWH9   ?Lyxw]   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) &?q/1vLa   B[V+ND'(   □ 透镜和反射镜数组 ft$RS b#   LL2=&VK   □ 变量数组，可达1024x1024 +6';1Nb@   D@Vt^_   □ 方形数组和可分离的衍射理论 a#>Yh;FA   qOSM}ei>s   □ 多重，独立的激光束追迹传输 fjU8gV   \De{9v   □ 自动传输技术控制 nq6@6GRG   `}mcEl   □ 薄片增益模型 8ELCs<xI   MrDc$p W G   □ 全局坐标系统 i(iXD   5\e9@1Rc   □ 任意的反射镜位置及方位设置 T;,cN7>>O   4WJ.^(   □ 几何像差 gREzZ+([   Y8o)FVcyNy   □ 大Fresnel数系统模拟 .Yf:[`Q6g   E=>FjCsu<-   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) Vl:^>jTki   4"(<X   □ 相位共轭(phase conjugation) a{R%#e\n   ](&{:>RNJ   □ 极化模型 CitDm1DXt/   s;3={e.   □ 部分相干光模型 ly: q6i   F;+|sMrq   □ ABCD传输 ~S8*t~   E;+O($bA   □ 光纤光学和3-D波导 UPG9)aF   bI:zp!-.   □ 二元光学(binary optics)和光栅 (H ->IV   i(>4wK!!   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 H^s<{E0<   Y*H|?uNF   □ M-平方因子评价 P;Ga4Q.   #MRMNL@    □ 相位修正的优化 cNM3I,o7   kzt(i Y_6   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) m+lvl   nv@8tdrc   GLAD Pro增加的功能： ~])t 6i   v 8$>rwB   □ 非线性光学： 4`!Z$kt   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) gK[YQXfTy   2.倍频 U$_xUG   3.自聚焦效应(self-focusing effects) Z@]e{zO   [3{W^WSOz   □ 激光过程： &(xH$htv1   1.速率方程增益模型(rate equation gain) 2oNk93D   2.激光起振和Q-switching I?ae\X@M    L#+q]j+   □ 优化： SjwyLc   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) LIZRoG8   2.使用者自定义评价函数(merit function) wtH? [>S;)   3.任何的系统参数都能进行优化 J6L K   *=+td)S/1   □ 几何光学： >g+?Oebgw   1.精密表面配合光线追迹 9983aFam   2.透镜组的定义和分析 IE9XU9Kd   "a8j"lPJ   □ 大气效应： QA5QweL   1.Kolmogorov扰动 Qj.l:9%   2.热致离焦(thermal blooming) }> VG~u8   v"OY 1<8   典型案例图示 n&-qaoNl   fO0XA"=   任意形状的光阑 ;9#Z@]p   5A s P5   ^OstR`U3   Re M=eS   S形光纤波导 (UU(:/   L:1^Kxg   ;K!]4tfJ   rmE"rf   空间光耦合进入光纤 jF=gr$   6y6<JR-V2k   }T%}wdj   'J6 M*vO   二元光学元件 l,,>& F   Z(Bp 0a   0o9 3iu=&   %=/)   剪切干涉仪 }lfnnK#   8erSt!oM   = Wu *+paQ   WnGGo' Z   大气热晕 +TQ47Zc   t=-SH^$SR   h\PHKC2   )w0AC"2O~   谐振腔分析 ?84 s4BpV1   Kwg4sr5"D   m<0&~rg    FvJd8kV   模式竞争 ,B0_MDA +   OujCb^Rm   {6~l$   69J4=5lX   调Q激光器输出特性 OnK~ 3j   !kE-_dY6)   lhw ,J]0*   4(1 (e

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