GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

B~WK)UR   软件简介 IX"ZS   #UBB lE#   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。 GKiq0*/M   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。 Z^{+,$H@   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。 ]GQv4-y   D DQs42[   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。 OI*ZVD)J   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。 KS b(R/T   1B6C<cL:sU   功能特性 gxI&f   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： ;]{{)dst   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。 HOq4i!   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。 Mm "Wk   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。 E2Us#a   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。  NvUu .   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。 bo&\3   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 Ica3   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 09G9nu;&{   /%62X{=> ;   GLAD基本版的功能： {%=S+89l   ^eT@!N   □ 整合环境设计区(IDE) 'G<}U343=8    qe[   □ 简单或复杂激光束追迹 ('T4Db   l8er$8S}   □ 相干和非相干交互作用 (L`l+t1   ri"?,}(   □ 非线性激光增益模型 wTHK=n\i   {EOn  r1   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 qo61O\qm   #!w:_T%   □ 任意形状的光阑 = vY]G5y   sP9^IP   □ 近场-和远场-衍射传输分析 ~^^!"-   P)Z/JHB   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 v$[ @]`   `oB'(   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 Uy(vELB   V/`#B$6   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 3?.6K0L   mG>T`c|r3   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) J'|=*#   yEE|e&#>   □ 透镜和反射镜数组 =ZCH1J5"   tU9rCL:P   □ 变量数组，可达1024x1024 ?nB helW^   P=f<#l"v   □ 方形数组和可分离的衍射理论 dK:l&R   :5r:I[FFy   □ 多重，独立的激光束追迹传输 GA'*5 8   yonJd   □ 自动传输技术控制  qJsQb   E^oEG4X@   □ 薄片增益模型 u86J.K1Q   FI3sLA   □ 全局坐标系统 }W- K   \%w7D6dEZ   □ 任意的反射镜位置及方位设置 F;cI0kP=>   Iu)L3_+   □ 几何像差 (jp1; #P!   on]\J   □ 大Fresnel数系统模拟 D /,|pC   1joc<EI   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) p5lR-G   #B}BI8o (   □ 相位共轭(phase conjugation) JA}S{   F@>w&A~K   □ 极化模型 VFe-#"0ZO   Xulh.:N}   □ 部分相干光模型 )v*v   gg lNpzj   □ ABCD传输 P Xyyyir{   `l HKQwu   □ 光纤光学和3-D波导 ~0VwF   /V#MLPA   □ 二元光学(binary optics)和光栅 0!3!?E <   ==jkp U*=   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 Jm{As*W>   \_iH4<#>   □ M-平方因子评价 OhA^UP01-   jK ?   □ 相位修正的优化 0hHIz4(   }0k"SwX   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) pHI%jHHJ   "2y7&#l   GLAD Pro增加的功能： Mft0Dj/   ')C_An>X6   □ 非线性光学： S&4w`hdD>~   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) &%_y6}xIw   2.倍频 Q1N,^71   3.自聚焦效应(self-focusing effects) LM'*OtpDG   pl1EJ <   □ 激光过程： Vp- n(Z   1.速率方程增益模型(rate equation gain) S>/I?(J   2.激光起振和Q-switching (P]^8qc   : L6-{9$   □ 优化： )_x8?:lv   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) @&am!+z   2.使用者自定义评价函数(merit function) 1s^$oi}   3.任何的系统参数都能进行优化 ^)eessZ   &?`d8\z   □ 几何光学： 3rXL0&3w%   1.精密表面配合光线追迹 mCEKEX   2.透镜组的定义和分析 xX/Qoq (}i   .R<s<]   □ 大气效应： '|dKg"Yl   1.Kolmogorov扰动 rRA_'t;uK   2.热致离焦(thermal blooming) !0d9<SVC   skmDsZzw   典型案例图示 1*x5/b   *;\ K5   任意形状的光阑 X*p:&=o   sKE*AGFLd   nvUkbmZG#   Is,*qrl :   S形光纤波导 +Qb2LR   0 SGczgg   RmCn&-i   7W>}7   空间光耦合进入光纤 A) s"h=R   ?tal/uC   a#^4xy:   Jn^Wzn[q   二元光学元件 i,U-H\p&   !O%f)v?   'Rar>oU   EC\rh](d 1   剪切干涉仪 X\^3,k."   e[py J.   hc4`'r;   A=2nj   大气热晕 |[n|=ORI'   !Vod0j">   1{uDHB   1<Ztk;$A   谐振腔分析 -7Y'6''~W.   D4x'   S)AE   N?u2,h-   模式竞争 %y^Kw   ?eg@ 7n   kY |=a   {t IoC;Y   调Q激光器输出特性 #@OKp,LJ   w|U@jr*H]   ":#A>L? l   f@V{}&ZWp

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