GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

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软件简介 R&';Oro
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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。 /iV}HV0
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。 )R 2.
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。 }HYjA4o\A
(BfgwC)
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。 Nn"+w|v[ev
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。 7C2&NyWJ
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功能特性 pd8Nke
GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： 9*=W-v
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。 z,bQQ;z9
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。 X'% ;B
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。 Cp]"1%M,
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。 9>rPe1iv
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。 +_xOLiu
6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 X2i}vjkY
7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 V-r3-b
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GLAD基本版的功能： { e5/+W
F.=Bnw/-
□ 整合环境设计区(IDE) 9Xo[(h)5d
-,{-bi
□ 简单或复杂激光束追迹 Io|Aj
2'<[7!
□ 相干和非相干交互作用 u=/CRjot
_fP&&}
□ 非线性激光增益模型 )){9&5,0:
U}l14
□ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 .rJiyED?!
~ Yngkt
□ 任意形状的光阑 ^F"iP7
(%:>T Q(
□ 近场-和远场-衍射传输分析 l-$uHHyu*
_ _>.,gL7
□ 稳态和非稳态谐振腔模型 d/e|'MPX
b(I2m
□ 为谐振腔设计提供的特殊功能 ? j 9|5*
w7n373y%
□ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 @b3#X@e}
U"4?9. k
□ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) wgRsZ
T!}[yW
□ 透镜和反射镜数组 \Ro^*4B
R?EASc!b
□ 变量数组，可达1024x1024 yj(vkifEB
wB{;bB{
□ 方形数组和可分离的衍射理论 H<G4O02i_
?[MsQQd~
□ 多重，独立的激光束追迹传输 `3'0I/d"z
Iu35#j
□ 自动传输技术控制 Ep4Hqx $
`g1iCF
□ 薄片增益模型 UYtuED
7 #=}:3c
□ 全局坐标系统 oq_6L\ ~
|J~eLh[d
□ 任意的反射镜位置及方位设置 ^v@4|E$
T4;T6 9j;,
□ 几何像差 sW^a`VM
KYxBVgJ
□ 大Fresnel数系统模拟 9r2IuS0
`:G%
□ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) 35*\_9/#
'snYu!`z
□ 相位共轭(phase conjugation) ?n\*,{9
y9|K|xO[
□ 极化模型 T=YzJyQC)
Z_1*YRBY;
□ 部分相干光模型 Bz`yfl2
=[<m[.)i
□ ABCD传输 zK+52jhi
m2Uc>S
□ 光纤光学和3-D波导 N|2y"5
-)y%~Zn
□ 二元光学(binary optics)和光栅 D=)f )-u'
Ut)r&?
□ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 jAsO8
e[t<<u3"
□ M-平方因子评价 VRW]a
H_IGFZCh
□ 相位修正的优化 %:qoV0DR
qYp$fmj
□ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) vY*\R0/a
p'{xoV
GLAD Pro增加的功能： WnAd5#G
n!He&
□ 非线性光学： XDD<oo
1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) *xM/;)
2.倍频 8"vwU@cfC
3.自聚焦效应(self-focusing effects) uC]Z8&+obb
^Dx#7bsDZR
□ 激光过程： H%z@h~s>
1.速率方程增益模型(rate equation gain) lg1PE7
2.激光起振和Q-switching zSjgx_#U
qU[O1bN
□ 优化： u>Ki$xP1
1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) }+Vv0jX|V
2.使用者自定义评价函数(merit function) yD)"c.
3.任何的系统参数都能进行优化 2#_38=K=@
9F+P@Kp
□ 几何光学： ?4)v`*
1.精密表面配合光线追迹 u=qPzmywt
2.透镜组的定义和分析 {sC=J hs-
$~'Tf>e
□ 大气效应： i!MwBYk
1.Kolmogorov扰动 P?3{z="LzJ
2.热致离焦(thermal blooming) uiBTnG"
8kW/DcLE
典型案例图示 N)43};e
X$wehMBX
任意形状的光阑 MPRO !45Z
$<ddy/4
BEw{X|7
(clU$m+oXX
S形光纤波导 T0FZ7
~r`Wr`]_z
\/Ij7nD`l%
*PM}"s
空间光耦合进入光纤 R.7#zhC`4
TV{)n'aA
C;sgK
M<qudi
二元光学元件 4S *,\q]q
}#aKFcvg
i@$-0%,
1| xN%27>
剪切干涉仪 2;N@aZX
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大气热晕 \X@IkL$r
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谐振腔分析 (G5xkygR9
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模式竞争 C.E[6$oVc
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调Q激光器输出特性 ;?8Iys#
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