GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

%x(||cq   软件简介 < cNJrer   =3K}]3f   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。 :SBB3G)|   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。 ySkz5K+|g   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。 F3)w('h9c   >;wh0dBe   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。 e`]x?t<U4/   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。 pZeJ$3@vk   @\ udaZc   功能特性 JDbRv'F:(   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： /6Bm <k%   1.理论基础是衍射光学，通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象（含增益）的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来，实现对复杂系统的快速模拟。 4MM /i}   2.提供多种激光器组件命令，如透镜（理想的和实际的），透镜阵列，反射镜，棱镜，自适应反射镜，双折射晶体，光栅，谱色散平滑元件，任意形状的光阑，光纤以及各种结构的波导等，可以快速建立激光器模型。 CEQs}bz   3.准确模拟激光器谐振腔的特性，如输出的激光模式，输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数（如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数），可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 b!lS=zIN   4.提供多种诊断函数，通过调用这些函数可以计算任意光场的参数，如Strehl比，M2因子，光束的半高全宽，环围能量（可聚焦能力的一个重要的衡量参数），输出光束的像差特性（拟合出Zernike多项式的系数），波前的RMS值，光学传递函数（OTF），光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 |aD8   5.在非线性特性方面的模拟具有非常显著的优势，是目前唯一能够涵盖几乎所有非线性特性的物理光学模拟软件。可以模拟的非线性过程包括：各种增益过程（包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半导体增益模型、三能级系统模型、速率方程模型），自聚焦过程，倍频过程，和频过程，四波混频过程，Raman放大过程，大气湍流引起的热晕过程。 0oT~6BGm   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 aK|],L   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 [2*?b/q3J   t,D7X1W   GLAD基本版的功能： l~mC$>f   O0`o0!=P   □ 整合环境设计区(IDE) h*X5Oh6   ~<Eu @8+_   □ 简单或复杂激光束追迹 Ja4j7d1:   q8m[ S4Q]g   □ 相干和非相干交互作用 :{8,O-   bd'io O   □ 非线性激光增益模型 Vi9Kah+   lE=&hba   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 c_~tCKAZ   rS|nO_9f   □ 任意形状的光阑 {TOz}=R"3h   3*8m!gq7s   □ 近场-和远场-衍射传输分析 $j(laD#AR   .DrGr:UW   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 h/s8".\   8wH1x .   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 xI>HY9i)   eeVzOq(   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 i;l0)q   s#BSZP   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) OCN:{   qk}Mb_*C)   □ 透镜和反射镜数组 ?B{,%2+   FlyRcj   □ 变量数组，可达1024x1024 #Fkn-/nL   'hNRIM1   □ 方形数组和可分离的衍射理论 rnSrkn"j{   ZCAg)/   □ 多重，独立的激光束追迹传输 K3;~|U-l   GeFu_7u!|   □ 自动传输技术控制 Q$^)z_jai   ,>3b|-C-   □ 薄片增益模型 wl Nl|+ K   INNTp[   □ 全局坐标系统 {>h,@   Sp-M:,H3H   □ 任意的反射镜位置及方位设置 19]O;   3gQ2wP*K   □ 几何像差 :G4)edw e   W<\*5oB%H   □ 大Fresnel数系统模拟 |'QgL0?   R^VmNj   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) ;s^F:O   tGwQUn   □ 相位共轭(phase conjugation) {fxytiH8   QD *\zB   □ 极化模型 g0M/Sv   @$7l   □ 部分相干光模型 92D :!C   c:u2a/Q?   □ ABCD传输 T]lVwj   ]L;X Aj?   □ 光纤光学和3-D波导 #XeEpdE   -~TgA*_5]   □ 二元光学(binary optics)和光栅 83pXj=k<   w)<h$<tU   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 eMOnzW|h   H|8i|vbi   □ M-平方因子评价 ^K?Mq1"Db   "ZR^w5   □ 相位修正的优化 =SK{|fBB   8z`Ne(h;   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) '-[?iF@l   pIgjo>K   GLAD Pro增加的功能： oL c   en8l:INX   □ 非线性光学： ]}9D*V   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) 9t"/@CH{   2.倍频 >mp"=Y   3.自聚焦效应(self-focusing effects) `y*o-St3   gPY Cw?zQ   □ 激光过程： mApl}I   1.速率方程增益模型(rate equation gain) 6B&ERdoX   2.激光起振和Q-switching qVr?st   (R^Ca7F   □ 优化： T?EFY} f   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) #TD0)C/   2.使用者自定义评价函数(merit function) vFH1hm   3.任何的系统参数都能进行优化 QmY1Bn?s   u= ydX   □ 几何光学： f1RX`rXf   1.精密表面配合光线追迹 ct@i]}"`   2.透镜组的定义和分析 ,H:{twc    h%!N!\   □ 大气效应： `cpUl*Y=   1.Kolmogorov扰动 S)z5=N(Xz   2.热致离焦(thermal blooming) X.)D"+xnH   &BkdC,o   典型案例图示 `dm}| $X|   ky{-NrK   任意形状的光阑 #RVN7-x   DS>qth   ">'`{mXew   hG qZB   S形光纤波导 O`2hTY\   Fa9gr/.F,@   N-<m/RS   x L]Z3"p%   空间光耦合进入光纤 D",~?   6dQ]=];   Z*M-PaU}   ` EgO&;1D)   二元光学元件 :W mio\   (VH0+   K0z@gWGE   i~;Yrc%AEX   剪切干涉仪 jLgx(bM n   _%6Vcy   :Tn1]a)f6   2:Rxyg@'   大气热晕 [XDr-5Dm   s5D<c'-   n;0x\Q|S   X)k+BJ   谐振腔分析 iVqa0Gl+}   TP?HxO_C   Fc.1)yh.   h;`]rK;g   模式竞争 t*cVDA&K   .qG*$W2f   `6`oLu\l   =VM4Q+'K   调Q激光器输出特性 3FpSo+   =EdLffU[J   +Rb0:r>kU   HE>sZ;

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