GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

0W)|n9   软件简介 vPrlRG6   *rYPjk6g[   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。 xO4""/ n   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。 \0FwxsL   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。 ]VS:5kOj`   &_\;p-1:   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;_00EQ=   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。 F;T;'!mb   FgMQ=O2   功能特性 Ou+bce   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： _SMi`ie#   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。 4rpry@1   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。 "1UpoF'w   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。 mRxeob   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。 v]T?xo~@'   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。 N7_(,Gu*R   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 n|B<rx?v   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 .dwbJT   =JxEM7r   GLAD基本版的功能： G7r.Jm^q   lWBewnLKE   □ 整合环境设计区(IDE) Ny2bMj.o   3jHE,5m   □ 简单或复杂激光束追迹 uXb}oUC   #oN}DP   □ 相干和非相干交互作用 qI<c47d;q   bEmzigN[   □ 非线性激光增益模型 .0MY$0s   u~~ ~@p   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 C 1)+^{7ef   E H|L1g   □ 任意形状的光阑 ?6h~P:n.   5tEkQ(Ei8   □ 近场-和远场-衍射传输分析 LZQG.   t[MM=6|Wb   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 B;2#Sa.   m[BpV.s   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 E%a&6W   hDc 2T   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 CZ =]0zB   \C{Zqo,   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) bH!_0+$P   mE&SAm5#d   □ 透镜和反射镜数组 b1%w+*d<z   NLUiNfCR   □ 变量数组，可达1024x1024 q_[`PYT   9Q\RCl_1   □ 方形数组和可分离的衍射理论 8~g~XUl   U~dqxR"Q   □ 多重，独立的激光束追迹传输 kYR^   N,:G5Wx W   □ 自动传输技术控制 nswhYSX   8<@X=Z   □ 薄片增益模型 C'S_M@I=   '$5d6?BC`3   □ 全局坐标系统 uO1^nK   ]cWQ9   □ 任意的反射镜位置及方位设置 :Y4Sdj   Dw y|mxlFn   □ 几何像差 KcW 5   r je;Bf   □ 大Fresnel数系统模拟 8?|W-rN   <N3~X,ch   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) wB+F/]]|N   dCLNZq h6   □ 相位共轭(phase conjugation) JOs kf(   @g*[}`8]y   □ 极化模型 Y@qugQM>   B[2t.d;h   □ 部分相干光模型 R[TaP7n   "W_E!FP]r   □ ABCD传输 ;ZkY[5   4w]<1V   □ 光纤光学和3-D波导 ZT`" {#L   p0}Yo8?OW   □ 二元光学(binary optics)和光栅 =FdFLrx~l   eKU4"XTk   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 z]=Ks_7   #MbY+[Y@v   □ M-平方因子评价 $U(D*0+o/   P]L%$!g   □ 相位修正的优化 \Rha7O   J%fJF//U   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) -w'g0/fD   )*7{%Ilq   GLAD Pro增加的功能： OT"jV   }g[Hi`   □ 非线性光学： D%=&euB   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) Zjs ,R{   2.倍频 `wSoa#U"@   3.自聚焦效应(self-focusing effects) 7 Rc/<,X   F>E_d<m   □ 激光过程： Z+4Mo*#   1.速率方程增益模型(rate equation gain) ZvK3Su)f1   2.激光起振和Q-switching D>`{f4Y   %f(4jQ0I   □ 优化： 1k"i"kRM   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) [~;wCW,1   2.使用者自定义评价函数(merit function) YeB C6`7y   3.任何的系统参数都能进行优化 )5Cqyp~P   PAVlZ}kj   □ 几何光学： '8I=Tn   1.精密表面配合光线追迹 HD,6   2.透镜组的定义和分析 h-o; vC9fC   Qb;]4[3   □ 大气效应： =YtK@+| i   1.Kolmogorov扰动 2Ns<lh    2.热致离焦(thermal blooming) 9>_VU"T   `eGp.[ffT   典型案例图示 s,D GFK   DvA#zX[   任意形状的光阑 vv   vJW`aN1<I3   64:p 4 N   MJKPpQ(,   S形光纤波导 3[~LmA   ;]rj Kc=   c3\p@}   G)""^YB-   空间光耦合进入光纤 9AD0|,g   HS 1{4/   q"-Vh,8h   g](&H$g   二元光学元件 = @FT$GQ   J,=^'K(   #O'g*]j   O /h1ew   剪切干涉仪 TI8EW   EE qlsH   foI:`]2"*   eJEcLK3u   大气热晕 x+1-^XvK   {|e7^_ke   ?1X7jn`,+   HaOSFltf#   谐振腔分析 WkoYkkuzj   ^;Yjs.bI`F   MOIVt) ZY   4&~*;an7   模式竞争  ww\2   +H!aE}    ==bT0-M.~   dBW4%Zh   调Q激光器输出特性 (. ,{x)H   tTJ$tx   1ay{uU!EL   >lugHF$G

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