GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

/GM!3%'=   软件简介 *po o.Zz   e|5@7~Vi   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。 uK`gveY   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。 kPiY|EH   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。 *uf)t,%   "\T-r2   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。 jT< I`K*   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。 *W`7JL,   023uAaI^3r   功能特性 hdcB*j?4   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： i+_=7( e   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。 /#SfgcDt   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。 UNwjx7usD   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。 7U1M;@y   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。 f~PS'I_r   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。 :uB?h1|   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 QBH|pr   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 WVhQ?2@}   a5s aN5)H   GLAD基本版的功能： <DPRQhNW]   LwxJ:Kz.   □ 整合环境设计区(IDE) O[eU{;P   r@]`#PL   □ 简单或复杂激光束追迹 d>W#c8X>   hkm}oYW+   □ 相干和非相干交互作用 7I#C[:7x   }*}F_Y+   □ 非线性激光增益模型 _-TW-{ 7bh   maY.Z<lN   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 RticGQy&5   uDkX{<_Xe   □ 任意形状的光阑 qyFeq])   H!hd0.   □ 近场-和远场-衍射传输分析 A+foc5B   [KHlApL   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 iGz*4^%   u-s*k*VHoc   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 r|*_KQq   s8 MQ:eAP   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 WcS`T?Xa   J$5G8<d>   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) 00f'G2n   ZzTkEz >   □ 透镜和反射镜数组 V*fv>f:Yv   i 2(v7Gef   □ 变量数组，可达1024x1024 \P9ms?((A   |<,0*2   □ 方形数组和可分离的衍射理论 ~_"V7   ^BRqsVw9   □ 多重，独立的激光束追迹传输 "*j8G8   @Lf&[_   □ 自动传输技术控制 @x}^2FE   :[(%4se   □ 薄片增益模型 @RszPH1B   0A~UuH0.   □ 全局坐标系统 cN?/YkW?]   j<~T:Tk   □ 任意的反射镜位置及方位设置 D}X6I#U'/   sR83e|4I   □ 几何像差 yEbo`/ ]b   4%8den,|   □ 大Fresnel数系统模拟 iymN|KdpaZ   Gos#=H   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) %xG <hNw/   |ka/5o   □ 相位共轭(phase conjugation) t2OBVzK   b Hx@   □ 极化模型 |39,n~"o&   #}@8(>T   □ 部分相干光模型 `[#id@ Z1   7}~w9jK"F   □ ABCD传输 "+7E9m6I   ENr#3+m$;   □ 光纤光学和3-D波导 .;Gx.}ITG6   ){#INmsF   □ 二元光学(binary optics)和光栅 #X%!7tU6   Ri_2@U-   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 @#N7M2/   v{ohrpb0v   □ M-平方因子评价 F<6(Hw#>   X])iQyN   □ 相位修正的优化 >K4Nn(~ys   Ly^bP>2i   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) oOvQAW8`   u=W[ S)w   GLAD Pro增加的功能： l=l$9H,   =. \hCgq   □ 非线性光学： : -#w   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) ,<#Rk'y$   2.倍频 ^<cJ;u*0   3.自聚焦效应(self-focusing effects) DW9MX`!Xc   .AO-S)wHR   □ 激光过程： ~@l4T_,k   1.速率方程增益模型(rate equation gain) gYrB@W;2   2.激光起振和Q-switching BgT ^   ] L#c <0   □ 优化： wf]?:'}   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) W]7<PL*u   2.使用者自定义评价函数(merit function) D^m2iW;   3.任何的系统参数都能进行优化 Q Kr/   k,=<G,   □ 几何光学： 9U. Ctx:F   1.精密表面配合光线追迹 EwV$2AK   2.透镜组的定义和分析 ]j VE   wn.6l `   □ 大气效应： L YB@L06a   1.Kolmogorov扰动 %(khE-SW   2.热致离焦(thermal blooming) )LKJfoo PY   2 G*uv+=   典型案例图示 d ([~o   0ElEaH1z   任意形状的光阑 }cCIYt\RK   [fT$# '6   ^c}3o|1m(   #9[>   S形光纤波导 ~!5Qb{^   ~>9G\/u j   $3p48`.\   LkzA_|8:D   空间光耦合进入光纤 8+gp"!E   ^VMCs/g6   62'9lriQ   >}~[ew   二元光学元件 wH@S$WT   Fs4shrt   5,^DT15a4P   + <E zv   剪切干涉仪 'R-\6;3E>9   WUz69o be   aBaiX v/*   ^8,prxaok   大气热晕 jG{?>^   ;DnUeE8   e }C,)   U@yhFj_y   谐振腔分析 LB]3-F sU+   K{DmMi];I   }ixCbuD   }UGS E2^1   模式竞争 t~K[`=G\ex   OZf@cOTWK   $#5'c+0   S{e3aqT#N   调Q激光器输出特性 qfCZ [D   4V,p\$;    C&qo$C   \Q}Y"oq

RZ{O6~VH

O-p`9(_m