GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

LFtnSB8   软件简介 ^,,|ED\M{m   uV{cvq$jy   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。 ktnsq&qNL   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。 ~u.CY   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。 IpHGit28   ZjbMk3Y   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。 TEv3;Z*N   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。 fi`*r\   &!_>J0   功能特性 $5(co)C   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： ON g_3vD{   1.理论基础是衍射光学，通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象（含增益）的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来，实现对复杂系统的快速模拟。 Ak&eGd$d   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。 k]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。 c.r]w   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。 pFhznH{0   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。 *IfLoKS'   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 y3kXfSe   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 bvi Y.G3   SK#;/fav6   GLAD基本版的功能： uK1DC i   <t\!g   □ 整合环境设计区(IDE) kect)=T(   !np-Jmi   □ 简单或复杂激光束追迹 vT)FLhH6*   \\xoOA.   □ 相干和非相干交互作用 g=Rl4F]   AfB,`l`k   □ 非线性激光增益模型 =[`B -?   XC%u`UG   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 Gu-6~^ Km9   "]B:QeMeF!   □ 任意形状的光阑 w`x4i fZ0q   !UDTNF?1   □ 近场-和远场-衍射传输分析 V9bn   D.su^m_1   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 nF`_3U8e   ,Y ./9F   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 @T)kqT   B _k+Oa2!   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 C/_Z9LL?F   8Q4yllv4   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) ~U}0=lRVS   b"k1N9   □ 透镜和反射镜数组 ;2*hN(   clyZD`*   □ 变量数组，可达1024x1024 C;>!SRCp   b*Sw")#   □ 方形数组和可分离的衍射理论 crTRfqF   c'O"</   □ 多重，独立的激光束追迹传输 +`=rzL"0I7   4sMA'fG   □ 自动传输技术控制 V(wm?Cc]   oR[-F+__   □ 薄片增益模型 @?e+;Sx   E?v:7p<   □ 全局坐标系统 29z$z$l4   hX4V}kj   □ 任意的反射镜位置及方位设置 q|h#J}\   Tg/?v3M88   □ 几何像差 sYa;vg4[   M$,4B   □ 大Fresnel数系统模拟 o@2Y98~Q}   `"Lk@   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) Z@(m.&ZRx   zpgRK4p,I"   □ 相位共轭(phase conjugation) efN5(9*9R   'nJ,mZx   □ 极化模型 @;;3B   A9Kt^HR   □ 部分相干光模型 o3C GG   Tji*\<?   □ ABCD传输 T\v~"pMu*0   ?LSwJ @#   □ 光纤光学和3-D波导 hik.c3   zoibinm}Eg   □ 二元光学(binary optics)和光栅 E\1e8Wyh   .VXadgM   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 ,eSII2,r4   F81Kxcs   □ M-平方因子评价 %_(Xn   /JjSx/   □ 相位修正的优化 Fe1^9ja   )6b`1o!7   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) TdeHs{|   thLx!t   GLAD Pro增加的功能： >1BDt:G36   fD<0V   □ 非线性光学： ^UmhSxQ##   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) \ v2-}jU(   2.倍频 NjFlV(XT}   3.自聚焦效应(self-focusing effects) @+>t]jyz   ?Gx-q+H   □ 激光过程： R!>l7p/|H)   1.速率方程增益模型(rate equation gain) X"!tx   2.激光起振和Q-switching T&ib]LmR   E3V_qT8   □ 优化： w!r.MWE   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) 6GMwB@ b   2.使用者自定义评价函数(merit function) Ug#EAV<m   3.任何的系统参数都能进行优化 e'X"uH Xt.   NqC}}N\ ,   □ 几何光学： B-p ].   1.精密表面配合光线追迹 Il]p >B   2.透镜组的定义和分析 #X"fm1   mXT{c=N)w   □ 大气效应： ~,m5dP#[bV   1.Kolmogorov扰动 Ri/D>[   2.热致离焦(thermal blooming) 09 vm5|   8vx#QU8E/   典型案例图示 QfV:&b`   )uO 3v   任意形状的光阑 J9&#);(   1`2lq~=GV   2m,t<Y;   ({<qs}H"   S形光纤波导 PTpGZ2FZ   GLA4O)   ._p^0UxT   N&G;`   空间光耦合进入光纤 Va$JfWef   Q"k #eEA   w|U7pUz   yK>s]65&   二元光学元件 Na.)!h_Kn'   QV8;c^EZ   XZ4H(Cj   $aY:Z_s   剪切干涉仪 /h,-J8[   @<$_X1)s   6'|NALW   3J[ 5^   大气热晕 T#3`&[   ug?#Oa   "|GX%>/   Bg}(Sy   谐振腔分析 tC&jzN"   \GCT3$   jN%+)Kj0C)   15cgmZsS   模式竞争 "v+%F   lT+N{[kLt*   $ItPUYi";   98%6Z8AS6U   调Q激光器输出特性 -O6\!Wo=-   *oru;=D@8   E#`JH   u4~(0

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