GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

=4u O"o   软件简介 j9/hZqo   KwY6pF*   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。 ]u.) 6{   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。 *XI- nH   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。 \I7&F82e   !jR 1!i   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。 Jq:Wt+a   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。 io w"X6_l_   N97WI+`   功能特性 f3*SIKi   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： MSb0J`   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。 n){u!z)Al   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。 b?-KC\}v   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。 3 jghV?I{T   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。 &23{(]eO   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。 V8G.KA "   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 be]Zx`)k   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 W S+uKb^<   (Bss%\   GLAD基本版的功能： c^~R%Bx   /BrbP7   □ 整合环境设计区(IDE) ahR-^^'$   wc;^C?PX   □ 简单或复杂激光束追迹 Y+C6+I<3   &g!yRvM!;Q   □ 相干和非相干交互作用 } DjbVYH   &ZJ$V   □ 非线性激光增益模型 Sr-!-eC   [ak[ZXC,   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 `8D'r|=`Eh   fK4NmdTV   □ 任意形状的光阑 FD.L{   lmx'w   □ 近场-和远场-衍射传输分析 `llSHsIkXb   cKt8e^P   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 5xc-MkIRL   eSSv8[u   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 b$}@0   FD^s5>"Y+   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 #.<(/D+   bAL!l\&2   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) T]?QCf   tH9BC5+r}   □ 透镜和反射镜数组 &uxwz@RC0   %|3NCyJ*7   □ 变量数组，可达1024x1024 Zc*gRC   ]|/\Sd   □ 方形数组和可分离的衍射理论 ysQ8==`38i   ~[ x}   □ 多重，独立的激光束追迹传输 sme!!+Rd   EXT_x q   □ 自动传输技术控制 fQ~YBFhlr   !e:HE/&>i   □ 薄片增益模型 *M()z.N   AME6Zu3Y   □ 全局坐标系统 RLX?3u&   oF#]<Z\   □ 任意的反射镜位置及方位设置 #:M)a?E/%   &B>YiA   □ 几何像差 P7kb*    ue#Yh   □ 大Fresnel数系统模拟 )qx,>PL   ^DS+O>   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) }mSfg   =o+))R4   □ 相位共轭(phase conjugation) mu =H&JC   jaImO   □ 极化模型 }w8:`g'T0/   edD"jq)J   □ 部分相干光模型 o]|a5.O   5KFd/9   □ ABCD传输 wH Q$F(by   /|2#s%|-=   □ 光纤光学和3-D波导 UP}5Eh   l4s_9   □ 二元光学(binary optics)和光栅 K@zzseQ}=   =D2x@ank[   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 x0!5z1KQh   DIurFDQSS   □ M-平方因子评价 }$ZcC_   >-{)wk;1&   □ 相位修正的优化 )m Uc !TP   RjS&^uaP   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) -S"$S16D   3+2&@:$t   GLAD Pro增加的功能： 1&@s2ee4    `2@t) :   □ 非线性光学： P]@m0f   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) )MKzAAt~   2.倍频 &T8prE?   3.自聚焦效应(self-focusing effects) ;O2r +n   Jyx6{Oj   □ 激光过程： ;@@1$mzK   1.速率方程增益模型(rate equation gain) : qKxm(   2.激光起振和Q-switching O&!tW^ih   ':f q   □ 优化： MU^7(s="   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) ~5HI9A4^   2.使用者自定义评价函数(merit function) uOqWMRsoi   3.任何的系统参数都能进行优化 tIgKnKr^)   m>gok0{pm   □ 几何光学： CqUK[#kW(   1.精密表面配合光线追迹 'Dq!o[2y   2.透镜组的定义和分析 9tVA.:FOZ   JU7EC~7|2c   □ 大气效应： g(\FG    1.Kolmogorov扰动 mJu;B3@   2.热致离焦(thermal blooming) GQTMQXn(   8VJUaL@   典型案例图示 Zi=Nr3b   f~u]fpkz   任意形状的光阑 Yw=Ve 0   xn&G`   *]fBd<(8   /lSz8h2   S形光纤波导 VpJ/M(UD-   @8TD^ub   u{'bd;.7   k~u$&a   空间光耦合进入光纤 0A@'w*=   uYlC*z{   7z"xjA   15_OtK   二元光学元件 nZa.3/7dJ   bR@ e6.<i   +$_W4lf|E2   <k'=_mC_   剪切干涉仪 sT O*   * c] :,5   D[m; rcl   >&tPIrz   大气热晕 [y|"iSD   ! @!,7te   Mf%0Cx `   0b9K/a%sQv   谐振腔分析 v2:A 4Pd:+   (7q!Z!2   y]aV7 `]   bR6.Xdt.n   模式竞争 N;7Xt9l   8[U1{s:J   d0~F|j\#   nVV>;e[   调Q激光器输出特性 Iodk1Y;   /=A?O\B7   ~isrE;N1|   T>s~bIzL*e

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