GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

Pk;1q?tGw   软件简介 .u'MMe>^   N cp    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。 M/,lP   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。 D`fIw` _   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。 N2 t`   yg6o#;   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。 xiV!\Z}   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。 x)pR^t7u8   FNs$k=*8   功能特性 Y$#6%`*#>n   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： [_`@V4   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。 _U9.u#>sV   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。 $rJgBN   3.准确模拟激光器谐振腔的特性，如输出的激光模式，输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数（如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数），可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 BSL+Gjj~}   4.提供多种诊断函数，通过调用这些函数可以计算任意光场的参数，如Strehl比，M2因子，光束的半高全宽，环围能量（可聚焦能力的一个重要的衡量参数），输出光束的像差特性（拟合出Zernike多项式的系数），波前的RMS值，光学传递函数（OTF），光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 -q(*)N5.2   5.在非线性特性方面的模拟具有非常显著的优势，是目前唯一能够涵盖几乎所有非线性特性的物理光学模拟软件。可以模拟的非线性过程包括：各种增益过程（包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半导体增益模型、三能级系统模型、速率方程模型），自聚焦过程，倍频过程，和频过程，四波混频过程，Raman放大过程，大气湍流引起的热晕过程。 KAi_+/]K_   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 +-T|ov<   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 4];> O   p(cnSvg   GLAD基本版的功能： I%b5a`7   2.^CIJc   □ 整合环境设计区(IDE) 96S$Y~G#&   ,g4T>7`&U%   □ 简单或复杂激光束追迹 "Th;YJu   ac6@E4 _   □ 相干和非相干交互作用 +~|Jn_:A f   BSy{"K*M   □ 非线性激光增益模型 ; K,5qs   mmG]|Cl@   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 )3O#T$h   RN}joKV   □ 任意形状的光阑 ~'|^|*}~Dj   RR|X4h0.   □ 近场-和远场-衍射传输分析 ^*+j7A.n   Q`{Vs:8X   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 %zo 6A1Q;   r;{ggwY&J   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 -d thY(8   &gr  T@   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 S(^YTb7   /q8B | (U   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) !? H:?   -8vGvI>   □ 透镜和反射镜数组 5s;@;V   H=w6   □ 变量数组，可达1024x1024 CEBu[TT/9   l8:!{I?s=   □ 方形数组和可分离的衍射理论 Ups0Xg&{   7HQL^Q   □ 多重，独立的激光束追迹传输 4E_u.tJ   t~)4f.F:   □ 自动传输技术控制 }@/Ox   `t44.=%   □ 薄片增益模型 Y^C(< N$   EQk omjv   □ 全局坐标系统 .Wr7*J[V.   W7(5z   □ 任意的反射镜位置及方位设置 IWm@pfC+g   -ik=P]?   □ 几何像差 AZ4 :3}   .3jijc j   □ 大Fresnel数系统模拟 Dx=RLiU9   0M)\([W9&   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) 2pvby`P4   tOte[~,   □ 相位共轭(phase conjugation) 2}bXX 'Y   S6\E  I5S   □ 极化模型 PW iuM=E   u~VXe   □ 部分相干光模型 IwS<p-   vl6|i)D   □ ABCD传输  j=G   7h2/8YUgQ   □ 光纤光学和3-D波导 `sy_'`i>X   iQ1[60?)T   □ 二元光学(binary optics)和光栅 P #8+1iC1   ,_/\pX0   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 8kr$w$=q   s<Nw)Ynw   □ M-平方因子评价 8|$g"?CU   YXmy-o>   □ 相位修正的优化 \zBZ$5 rE   '66nqJb*   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) XMykUr e|   A>315!d"   GLAD Pro增加的功能： H3pZfdh?w   ydRS\l   □ 非线性光学： YHke^Ind   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) |}:q@]dC#   2.倍频 X+HPdrT   3.自聚焦效应(self-focusing effects) F&^&"(H}   :oYSvK7>   □ 激光过程： U#sv.r/L}3   1.速率方程增益模型(rate equation gain) aqI mW   2.激光起振和Q-switching WX`wz>KK^   d_f*'M2Gv   □ 优化： AAuwE&Gg   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) 0,):;OI   2.使用者自定义评价函数(merit function) Fi7~JZZ   3.任何的系统参数都能进行优化 hOV5WO\   __uk/2q   □ 几何光学： 09 f;z   1.精密表面配合光线追迹 3h%Nd&_9   2.透镜组的定义和分析 SMU8U   0LIXkF3^1   □ 大气效应： @at*E%T[   1.Kolmogorov扰动 Xk:3w ,   2.热致离焦(thermal blooming) D5xTuv9T   EFu$>Z4   典型案例图示 /xr75|-8   _5b~3K/V   任意形状的光阑 7fd,I%v   +# !?+'A   %,@e- &>   Se\iMs   S形光纤波导 o/vD]Fs   Jvj* z6/a   _j{)%%?r   Y(ClG*6 ++   空间光耦合进入光纤 vfVF^ WOd   (Hmhb}H   p]toDy-}   p_fsEY   二元光学元件 jxq89x   !wKN Ye   ~H[_=   up~p_{x)Q   剪切干涉仪 p^p1{%=   #"H<k(-Cz   ,w HlU-%   <iH"5DEe   大气热晕 &`-e; Xt   X)c0y3hk   b"w2 2%   !HW?/-\,O   谐振腔分析 e;"%h%'   Iu;VFa   62[_u]<Yub   EU Oa8Z   模式竞争 A9Pq}3U   wLg@BSC.   Np.<&`p!   ?fpI,WFu   调Q激光器输出特性 +<f+kh2L   9om}j    wNh\pWA   $UdFm8&

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