GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

KsG>,# Q   软件简介 (UGmbRf&   Wb7z&vj   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。 [? 1m6u;   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。 Nm;V9*5   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。 8A,="YIt   AgU 7U/yk   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。 <8?jn*$;\   GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟；（7）偏振效应分析。 6tDCaB   q_gsYb   功能特性 c9<&+   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： xtN=?WjVe0   1.理论基础是衍射光学，通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象（含增益）的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来，实现对复杂系统的快速模拟。 q@6Je(H   2.提供多种激光器组件命令，如透镜（理想的和实际的），透镜阵列，反射镜，棱镜，自适应反射镜，双折射晶体，光栅，谱色散平滑元件，任意形状的光阑，光纤以及各种结构的波导等，可以快速建立激光器模型。 )h&*b9[B=   3.准确模拟激光器谐振腔的特性，如输出的激光模式，输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数（如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数），可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 4or8fG   4.提供多种诊断函数，通过调用这些函数可以计算任意光场的参数，如Strehl比，M2因子，光束的半高全宽，环围能量（可聚焦能力的一个重要的衡量参数），输出光束的像差特性（拟合出Zernike多项式的系数），波前的RMS值，光学传递函数（OTF），光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 QN'v]z   5.在非线性特性方面的模拟具有非常显著的优势，是目前唯一能够涵盖几乎所有非线性特性的物理光学模拟软件。可以模拟的非线性过程包括：各种增益过程（包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半导体增益模型、三能级系统模型、速率方程模型），自聚焦过程，倍频过程，和频过程，四波混频过程，Raman放大过程，大气湍流引起的热晕过程。 &l| :1   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 !J%m7A   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 jaOt"iU.B   :{tj5P!S   GLAD基本版的功能： L(ni6-   XY*KWO   □ 整合环境设计区(IDE) >_m4 idq1   `JrvD   □ 简单或复杂激光束追迹 Jemb0Qv   (46S^*   □ 相干和非相干交互作用 zm9_[0   J]=2] oI2   □ 非线性激光增益模型 t&^cYPRfY'   uV'w0`$y   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 7K\H_YY8#   j1hx{P'   □ 任意形状的光阑 `tjH# W`   Ts~)0   □ 近场-和远场-衍射传输分析 VJ'bS9/T   UB7H`)C}   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 Pp9nilb_(   Pqc+pE   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 ~l@-g Ayw   ~H+W[r}   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 A8by5qU   G"'[dL)N>   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) oP0ZJK&;   n!>#o1Qr   □ 透镜和反射镜数组 N`Q[OFe   e52y}'L   □ 变量数组，可达1024x1024 hV6 =-QL*B   TM1D|H   □ 方形数组和可分离的衍射理论 Ksu_4dE   wz ka4J{   □ 多重，独立的激光束追迹传输 3"pl="[*   ~l=Jx*   □ 自动传输技术控制 >FRJvZ6   {q}#  Sq   □ 薄片增益模型 8pQ:B/3=   F~Z~OqCS   □ 全局坐标系统 G^ 2a<?Di   WV8?zB1   □ 任意的反射镜位置及方位设置 O(Tdn;1   nY F *f   □ 几何像差 NxyrP**j   J% t[{   □ 大Fresnel数系统模拟 N+[ |"v   ?g5u#Q>!   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) t'F_1P^* /   -1>$3-ur~   □ 相位共轭(phase conjugation) F|seBBu   5%5z@Ka   □ 极化模型 ; {P"~(S%   \EC=#E(   □ 部分相干光模型 O [81nlhS0   7z?rx   □ ABCD传输 Owa]ax5   c_33.i"I}   □ 光纤光学和3-D波导 Yiq8>|   G\S>H   □ 二元光学(binary optics)和光栅 {m&8Viq1   yM8<)6=   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析  A`D^}F6   i7m=V T   □ M-平方因子评价 #O |Z\|n   V(Dn!Nz   □ 相位修正的优化 N]k(8K   #78P_{#!   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) H(1(H0Kj"   \"r*wa e   GLAD Pro增加的功能： e0#/3$\aSV   N!`8-ap\^   □ 非线性光学： qhPvU( ,   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) =>0+BD   2.倍频 S4jt*]w5b   3.自聚焦效应(self-focusing effects) 0F\e*{gc   -UPl QL   □ 激光过程： 3>`CZ]ip}   1.速率方程增益模型(rate equation gain) #e!4njdM   2.激光起振和Q-switching ,a$?KX   gyI(O>e   □ 优化： _uR-Z_z   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) (j%d{y4   2.使用者自定义评价函数(merit function) :LuzKCvBP   3.任何的系统参数都能进行优化 .o2]ndT/J   v%e-vl   □ 几何光学： Au6*hv3:   1.精密表面配合光线追迹 KXg C]IO~   2.透镜组的定义和分析 Z(8'ki   4<['%7U_[   □ 大气效应： O>E2G]K]\   1.Kolmogorov扰动 buXPeIo^VM   2.热致离焦(thermal blooming) o@o6<OP^   M=n_;3,o   典型案例图示 +b7}R7:AFH   _Gf.1Bsf@S   任意形状的光阑 EzDj,!!<w   Dm=Em-ST6   "rjqDpH   :.-z) C}   S形光纤波导 yW$ja|^E   2>.2H   ERW>G{+   0 gyg   空间光耦合进入光纤 x*~a{M,h   Sd3KY9,   ::y+|V/   5dVSir   二元光学元件 Ufz& 2   KUdpOMYX   D<rO:Er?*a   >b |TaQ   剪切干涉仪 wp!<u %   ]U]22I'+$2   NX$S^Z\QI   ~HwY?[}!m   大气热晕 8?GS:+   ,KlTitJl\+   \(a9rZ9   web=AQ5I4   谐振腔分析 :<OInKE>Cx   zX-6]j;   t5z6{`   7-M$c7S   模式竞争 g8yWFqE!T   W^2Q"c# 7F   +w-UK[p   g1Q^x/   调Q激光器输出特性 APT'2-I_   Ns-cT'1-   C7(kV{h$d   b9[KdVsT6^

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