GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

#PPHxh*S   软件简介 z[Qe86L   B<Cg_C   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。 kef%5B   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。 s S3RK   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。 S=`$w   {[/A?AV;F   GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 yA*U^:%   GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟；（7）偏振效应分析。 7F ]Hq   ZdY$NpR,   功能特性 ,Csjb1   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： Jy"\_Vvl   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。 u0)9IZxc   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。 vF~q".imC   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。 &w`Ho)P   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。 E;'{qp   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。 3QVUWhJ   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 1=9GV+`n   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 m J$[X   -`z%<)!Y   GLAD基本版的功能： O}2/w2n   x;} 25A|   □ 整合环境设计区(IDE) v_v>gPl,   8cMX =P   □ 简单或复杂激光束追迹 pStbj`Eq   m#O; 1/P   □ 相干和非相干交互作用 (n2_HePE   %BMlcm7Ec   □ 非线性激光增益模型 GNB'.tJ:0Y   B`3z(a92S   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 P\{s C6E   7PUy`H,&   □ 任意形状的光阑 9&C8c\Y   '^7UcgugB   □ 近场-和远场-衍射传输分析 X_bB6A6   KyP@ hhj   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 xb9^WvV   OUO'w6m!   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 saQo]6#   <HS{A$]   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 R3 piI&u   :ec> [N~KG   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) lZ2gCZ   q;f L@L@-   □ 透镜和反射镜数组 T/%Y_.NtU   \LQZoD?W   □ 变量数组，可达1024x1024 0Ny +NE:6M   {9j0k`A   □ 方形数组和可分离的衍射理论 k$#1T +(G   KiE'O{Y   □ 多重，独立的激光束追迹传输 v6! `H   Hv:~)h$   □ 自动传输技术控制 )Wt&*WMFXl   8NE[L#k   □ 薄片增益模型 ;<+Z}d/g9   10r!p:D   □ 全局坐标系统 @(N} {om   V,[[#a)y   □ 任意的反射镜位置及方位设置 "qZTgCOY2   n<b}6L}   □ 几何像差 {3K]Q=   3G^A^]h   □ 大Fresnel数系统模拟 ma) + G!   _Vt9ckaA   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) m@L>6;*   )MoHY   □ 相位共轭(phase conjugation) JP ;SO   1sJz`+\   □ 极化模型 vtK.7AF   *] >R   □ 部分相干光模型 M-+!z5q~d   M9~'dS'XI   □ ABCD传输 d]sg9`   '%TD#!a   □ 光纤光学和3-D波导 Zm6jF   ={ 6vShG)m   □ 二元光学(binary optics)和光栅 2'Kh>c2   |A0U3$S=   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 ]S@DVXH   ggfCfn   □ M-平方因子评价 wLE|J9t%Ea   !V4(- 8   □ 相位修正的优化 5dX0C   0dD.xuor   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) fNyXDCl   3fYfj   GLAD Pro增加的功能： ]'>jw#|h   mr]~(]B?r   □ 非线性光学： :r:x|[3.   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) &a\G,Ma   2.倍频 ;uZeYY?    3.自聚焦效应(self-focusing effects) KO[T&#y'   o##!S 6:A   □ 激光过程： QMDkkNK   1.速率方程增益模型(rate equation gain) 8`I,KkWg    2.激光起振和Q-switching ;xai JJK{   <p` F/p-   □ 优化： U:PtRSdn!b   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) <<@F{B7h   2.使用者自定义评价函数(merit function) .+lx}#-#   3.任何的系统参数都能进行优化 <0Gk:NB,   Q } 0_}W   □ 几何光学： HA&hu/mw_   1.精密表面配合光线追迹 jG# e%`'   2.透镜组的定义和分析 ,WoV)L'?   K z]\o"K   □ 大气效应： I-Hg6WtB   1.Kolmogorov扰动 ,kFp%qNj   2.热致离焦(thermal blooming) (d.M} G   md/h \o&   典型案例图示 VY=YI}E   UMPW<>z   任意形状的光阑 52'6wwv6?   PT4iy<   G) 37?A)   <J}JYT   S形光纤波导 <:StZ{o;   $B]_^   <?Z]h]C^o   iBKH\em/   空间光耦合进入光纤 ^i@0P}K<   , $cpm=1   '_91(~P   +7y#c20   二元光学元件 5ne&6   nHLMF7\   Jgq#m~M6   ~svea>Fmr   剪切干涉仪 7H,)heA   *qr>x8OGp   .W\x{h   p$Floubh]   大气热晕 I 6L3M\+-   ''p <C)Q   {]4Zpev   y7Hoy.(   谐振腔分析 4S* X=1   Vf$$ e)   r( bA>L*mk   wEU=R>j .   模式竞争 \[AJWyP   M>{*PHze0   D]WrPWL8v   :8A@4vMS)?   调Q激光器输出特性 ?YF2Uc8z%2   qv<^%7gq   59X XmVg   ^h2!u'IQ

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