GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

AW#<i_Ybf   软件简介 ^m/14MN|   $5L0.$Tj   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。 MG /,==   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。 BSq)RV/3   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。 +fx8muz:y   .[u>V   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。 |v[Rp=?]   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。 :L_BG)dM   *cTO7$\[   功能特性 D0mI09=GtQ   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： ,Rx{yf]k   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。 w'X]M#Q><   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。 _5MNMVLwW   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。 w#N?l!5   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。 "lNzGi-H   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。 ubu?S%`   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 'a^{=+   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 GpbC M~x   SEl#FWR   GLAD基本版的功能： Y~)T   4wi(?   □ 整合环境设计区(IDE) r-kMLw/)   E42eOGp9i   □ 简单或复杂激光束追迹 fbFX4?-   6DL[aD   □ 相干和非相干交互作用 "4H8A=   fWF|,A>>b   □ 非线性激光增益模型 7ZUiY   m,')&{Rd   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 Y${l!+q   o{*ay$vA]   □ 任意形状的光阑 )' xE TA   =2y8CgLj   □ 近场-和远场-衍射传输分析 pium$4l2#   ;nmM7TZ;   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 fag^7rz   n:U>Fj>q   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 w(1Gi$Z(Q)   bXYA5wG   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 )4xu^=N&as   ~#}Dx :HH   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) `>D9P_Y"jI   &V7>1kD3   □ 透镜和反射镜数组 Fv?=Z-wk   (#q<\`   □ 变量数组，可达1024x1024 iRG?# "   }<MR`h1   □ 方形数组和可分离的衍射理论 b'ml=a#i0   8*g ^o\M   □ 多重，独立的激光束追迹传输 SbsouGD,{   ]%RNA:(F'   □ 自动传输技术控制 L;W.pe0   kqvow3u   □ 薄片增益模型 @\(vX]   I~'*$l   □ 全局坐标系统 Swtbl `,   kE;O7sN    □ 任意的反射镜位置及方位设置 DhI>p0* T   g"Qh]:   □ 几何像差 pz_e=xr   ^_p%Yv   □ 大Fresnel数系统模拟 =A[5= k>   Qq0l*)mX   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) V'Qn sI   o%M<-l"!/   □ 相位共轭(phase conjugation) ID} ;<[   Z\>, ),O   □ 极化模型 < /p8r   i}TwOy<4s   □ 部分相干光模型 ]*%+H|l   Em13dem   □ ABCD传输 t~K%.|'0   K.>wQA&   □ 光纤光学和3-D波导 U[_8WJ7+   m4ApHM2   □ 二元光学(binary optics)和光栅 oB c@]T5>   h. hjz?   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 ]Ql 0v"` F   4cCF\&yU   □ M-平方因子评价 ^9"KTZc-*   ),@f6](   □ 相位修正的优化 ){Mu~P   Kf7WcJ4b   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) b_$1f>   {^q)^<#JT   GLAD Pro增加的功能： h:qHR] 8dZ   0x)dnq\   □ 非线性光学： 2BB<mv K4   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) S;@ay/*~   2.倍频 >kYp%r6   3.自聚焦效应(self-focusing effects) RU!?-#*   LZ~`29qw(   □ 激光过程： ysXx%k   1.速率方程增益模型(rate equation gain) *07sK1wW   2.激光起振和Q-switching (wt+`_6   - rY 7)=   □ 优化： vahoSc;sw   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) y62%26 [   2.使用者自定义评价函数(merit function) 2z2`   3.任何的系统参数都能进行优化 mVH,HqsXa   P{oAObP%   □ 几何光学： y8s=\`~PR   1.精密表面配合光线追迹 `ti8-   2.透镜组的定义和分析 ,jh~;, w2   f{Qp   □ 大气效应： z:G}>fk5   1.Kolmogorov扰动 T |"` 8mG   2.热致离焦(thermal blooming) ,ECAan/@   6M><(1fT   典型案例图示 [e4![G&y`   W,NL*($^   任意形状的光阑 pt!'v$G/*   pieT'mA   ?JqjYI{$   h [U7!aM   S形光纤波导 #( uj$[o   !t-K<'   9O >z4o   sJ6a7A8)   空间光耦合进入光纤 %,?vyY   W^R'@   B_~jA%0m'   j+>Q#&h9   二元光学元件 1xC`ZhjcD   ks:{TA27   YX;nMyD?~   j.& ;c'V$.   剪切干涉仪 T|+$ @o   gM, &Spn   B)a@fmp"a   JK^[{1 JI   大气热晕 AN10U;p/O   #: hVF/   U"x~Jb3]O   on50+)uN   谐振腔分析 BTs0o&}e   b;{h?xc6   DB8s   uGCtLA+sL   模式竞争 FNJ!IkuR   )*HjRTF6G   Sh$U-ch@   sRi%1r7   调Q激光器输出特性 (6-y+LG   Z:^3Fm->+   $3:X+X   msG3~@q

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