GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

J`M&{UP   软件简介 {C `GW}s{4   vP%tk s+.   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。 LVIAF0kX   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。 MOn,Db$   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。 4:3rc 7_ 1   F+UG'4%   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。 yAT^VRbv   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。 Gz I~TWc+G   EO|: FcW   功能特性 9CGNn+~YI   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： K`}{0@ilCw   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。 09KcKhFB   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。 _R|Ify#J   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。 <mA'X V,   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。 RT/o$$   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。 l@j.hTO<   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 I:&/`K4,x,   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 3gWvmep1   ,ea^,H6   GLAD基本版的功能： NE8 jC7   dhg~$CVO   □ 整合环境设计区(IDE) -Ue$T{;RoH   .D,p@4   □ 简单或复杂激光束追迹 h!@|RW&}qX   mM.*b@d-   □ 相干和非相干交互作用 k;PA h>8   j*@l"V>~   □ 非线性激光增益模型 8VG!TpX/B   <>eOC9;VY   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 ~\p]~qQ\K   $\o{_?}1   □ 任意形状的光阑  @4d)R   zIC;7 5#   □ 近场-和远场-衍射传输分析 UEs7''6R M   "@@I!RwA   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 ~9^)wCM+   ,&PE6hn   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 5S Xn?   x_=n-lAF   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 8*SDiZ   {%)s.5Pfw   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) . xzEAu;   {_N,=DQ!   □ 透镜和反射镜数组 Hjv CujJ   _$NIp `d   □ 变量数组，可达1024x1024 5*PYT=p}   6%`&+Lq   □ 方形数组和可分离的衍射理论 # ?1Sm/5k`   2M<R(W!&   □ 多重，独立的激光束追迹传输 -&82$mj   n8=5-7UT   □ 自动传输技术控制 fy@avo9   |yyO q   □ 薄片增益模型 "q}FPJ^l_N   (Q[fS:U   □ 全局坐标系统 'K@|3R   m^'uipa\   □ 任意的反射镜位置及方位设置 #Lsnr.80   hc (e$##   □ 几何像差 AIb2k   gK#mPcn^   □ 大Fresnel数系统模拟 M7f;Pa   gM>t0)mGK   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) )m6M9eC   MUOa@O,   □ 相位共轭(phase conjugation) tMj;s^P1   ~pa!w?/bQ   □ 极化模型 ~/NKw:   IcP)FB4   □ 部分相干光模型 d@w~[b   Vc^HVyAx@n   □ ABCD传输 ['z[   ,Vd\m"K{   □ 光纤光学和3-D波导 I8oo~2Qw   w6`9fX6{h   □ 二元光学(binary optics)和光栅 JvYPC   %1pYEHn   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 ]# t6Jwk   0CSv10Tg   □ M-平方因子评价 %h1N3\y9i(   sGvIXD   □ 相位修正的优化 Li*eGlId   ld$i+6|    □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) Cs2;z:O]   Z*G(5SqUh"   GLAD Pro增加的功能： L  lqM c   j4=(H:c~E   □ 非线性光学： Pxn,Qw*   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) oYWR')8g   2.倍频 .q+0pj   3.自聚焦效应(self-focusing effects) </uOe.l>Q   t1E[uu,V8   □ 激光过程： aq7~QX_0G   1.速率方程增益模型(rate equation gain) >#ZUfm{k$   2.激光起振和Q-switching ,C3,TkA]   04r$>#E   □ 优化： ;?C#IU   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) O25lLNmO   2.使用者自定义评价函数(merit function) 3D?sL!W   3.任何的系统参数都能进行优化 +r3IN){jz   R_=6GZH$G   □ 几何光学： 2Sm}On   1.精密表面配合光线追迹 = k\J<   2.透镜组的定义和分析 tTd\|   ){jla,[   □ 大气效应： 5n bEf9&   1.Kolmogorov扰动 1+?N#Fh   2.热致离焦(thermal blooming) ~  T>U   OtFh,}E   典型案例图示 Z"unF9`"1   ctcS:<r/3@   任意形状的光阑 .k,YlFvj   UA|u U5Q   GfC5z n>   "`N-*;*W   S形光纤波导 YKQr, Now   U*.0XNKp{   /dnCwFXf   }1IpON   空间光耦合进入光纤 [9:9Ql_h   $.]l!cmi%Q   S*yjee<@   E!S 78z:   二元光学元件 <$JaWL   -_$$Te   Uix6GT;   # W"=ry3{   剪切干涉仪 >LDhU%bH   V')0 Mr   utr:J   =*Bl|;>6   大气热晕 \6\<~UX^   B#9{-t3Vf   $ `7^+8vHV   7g3>jh   谐振腔分析 j&k6O1_   5atYOep   2#k5+?-c61   oY, %Iq   模式竞争  O#I1V K   z?35=%~w    6uR^%W8]   :,)lm.}]t   调Q激光器输出特性 K #.   7%sdtunf`   fDSv?crv   n'emNRa

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