GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

8F>u6Y[P   软件简介 Q};n%&n&   5)5$h]Nz>   GLAD是由美国Applied Optics Research公司开发的一款专业的物理光学软件，特别适用于激光领域各种光学现象的仿真和评估！软件的开发者George Lawrence教授长期在光学领域排名NO.1的美国亚利桑那大学任教，在物理光学特别是激光领域拥有三十多年的研究经验。 BiY-u/bH9a   GLAD使用复振幅来描述光束，采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析，几乎能对所有类型的激光系统进行分析，或对物理光学系统做完整的端-对-端的分析处理，还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。 [}Q_T.4)E   GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。 2xLEB&   YD3jP}Ym   GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 !S.O~Kq   GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟；（7）偏振效应分析。 ai7R@~O:_k   r' J="^k{   功能特性 ?F6L,   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： t1JU_P   1.理论基础是衍射光学，通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象（含增益）的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来，实现对复杂系统的快速模拟。 Vu`5/QDq   2.提供多种激光器组件命令，如透镜（理想的和实际的），透镜阵列，反射镜，棱镜，自适应反射镜，双折射晶体，光栅，谱色散平滑元件，任意形状的光阑，光纤以及各种结构的波导等，可以快速建立激光器模型。 N#``(a   3.准确模拟激光器谐振腔的特性，如输出的激光模式，输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数（如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数），可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 o3"Nxq"U   4.提供多种诊断函数，通过调用这些函数可以计算任意光场的参数，如Strehl比，M2因子，光束的半高全宽，环围能量（可聚焦能力的一个重要的衡量参数），输出光束的像差特性（拟合出Zernike多项式的系数），波前的RMS值，光学传递函数（OTF），光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 ` 0$i^,}   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。 i)iK0g"2   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 HVJq DF   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 zG0]!A   [psZc'q   GLAD基本版的功能： ~8 B]   vjL +fH<0:   □ 整合环境设计区(IDE) <ni_7 8   0 k.\o"y   □ 简单或复杂激光束追迹 eo@kn yA<&   4wMZNa<S x   □ 相干和非相干交互作用 )[S#:PP   xTU;rJV   □ 非线性激光增益模型 bm*.*A]   {q/;G!ON.S   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 Za BmH|k   2Z-[x9t   □ 任意形状的光阑 7|HIl=   _/czH<    □ 近场-和远场-衍射传输分析 f,|g|&C   `h|Y0x   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 cR{F|0X   V3% >TNp   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 CnpQdI   GlHP`&;UH   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 b'ZzDYN   4tEAi4H|`@   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) 4Q!|fn0Sv   hj=qWGRgI   □ 透镜和反射镜数组 dWx@<(`OC   /-knqv   □ 变量数组，可达1024x1024 4@+ ']vN4   zcC:b4   □ 方形数组和可分离的衍射理论 3ey.r%n   !}5f{,.RO   □ 多重，独立的激光束追迹传输 !|W.YbS   B"sB0NuT/$   □ 自动传输技术控制 hx*4xF   Hd\.,2a"   □ 薄片增益模型 q;lR|NOh   48Jt5Jz_   □ 全局坐标系统 V|hwT^h   Gshy$'_e   □ 任意的反射镜位置及方位设置 (wFoI}s   \1 1+~   □ 几何像差 i)]f0F   m^\&v0   □ 大Fresnel数系统模拟 g[R4/]K^$   >=d 5Scix   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) 0x,**6   I94-#*~I   □ 相位共轭(phase conjugation) ^9`|QF   gAh#H ?MM   □ 极化模型 3GNcnb   g${JdxR:   □ 部分相干光模型 ?yxQs=&-q~   =]5 f\f6   □ ABCD传输 {+ Ibi{   em95ccs'-   □ 光纤光学和3-D波导 t-5K dLB   c|d,:u#   □ 二元光学(binary optics)和光栅 ie11syhV"   >S-JAPuO   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 Y]=k"]:%   aM xd"cTzx   □ M-平方因子评价 hj&~Dn(   t`'jr=e,~   □ 相位修正的优化 W mbIz[un   L }3eZ-   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) \4LTViY]   Q lA?dXQ   GLAD Pro增加的功能： z(8G=C   &S`g&   □ 非线性光学： j74hWz+p4   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) "G-h8IN^O   2.倍频 i6A9|G$H   3.自聚焦效应(self-focusing effects) C=|8C70[%N   ]=%6n@z'   □ 激光过程： _Rb2jq(&0   1.速率方程增益模型(rate equation gain) w[D]\>QHa   2.激光起振和Q-switching `|Hk+V   wx[m-\   □ 优化： ,v 2^Ui   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) ^%!SKhRIK   2.使用者自定义评价函数(merit function) ,[T/O\k   3.任何的系统参数都能进行优化 $5/d?q-ts{   G @`ZDn   □ 几何光学： -%]1q#C>@   1.精密表面配合光线追迹 +Z2XP76(4A   2.透镜组的定义和分析 n((A:b   Xz)q tDN|(   □ 大气效应： vG.KSA   1.Kolmogorov扰动 t1U+7nM   2.热致离焦(thermal blooming) A)4XQF   ?pfr^ !@$   典型案例图示 |IV7g*J89   f>$RR_   任意形状的光阑 _'ebXrbZB   /:Gy .   ~". @;Q   ,~&HL7v   S形光纤波导 b1cVAfUP   +t%2V?   <G| i5/|7   R|'W#"{@   空间光耦合进入光纤 $.kJBRgV*   [FrLxU   x~R,rb    :b(W&iBWhI   二元光学元件 Z]R#F0"U   QK#wsw   5O d]rE   b}ya9tCl;   剪切干涉仪 qljsoDG   $, ]U~7S   0+$gR~^^   Eyjsbj8   大气热晕 kE .4 #   GF8wKx#J   [:#K_EI5%   -y$6gCRY   谐振腔分析 D>7J[ Yxg-   c`p'5qz   {ri={p]l   ;Su-Y!&%   模式竞争 YS){N=g&'   .?Y"o3   xlJWCA*>   _p%n%Oce   调Q激光器输出特性 P "IR3=   ~gff{Nzk   @`C'tfG/4   % g

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