GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

1t~G|zhX   软件简介 tKuwpT1Qc   e)k9dOR   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。 $99n&t$Y   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。 a5"D@E   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。 hh%-(HaLX3   3ZPWze6   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。 Ml{,   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。 SHxNr(wJ<Q   +)om^e@.   功能特性 k"%~"9   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： :pY/-Cgv   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。 tS5hv@9cWx   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。 B]wk+8SMY.   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。 | j`@eF/"   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。 ~W'{p   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。 mDABH@R   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 [b%D3-}'   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 wssRA?9<   %XDc,AR[   GLAD基本版的功能： P )"m0Lu<   #Y`~(K47   □ 整合环境设计区(IDE) AT 3cc   ~$cV:O7   □ 简单或复杂激光束追迹 ,kGc]{'W   "Yv_B3p    □ 相干和非相干交互作用 ::lKL   r'r%w#=`t   □ 非线性激光增益模型 4jMFr,   UgNu`$m+   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 L.2^`mZs   TDKki(o=~   □ 任意形状的光阑 ItVWO:x&v   &X ):4   □ 近场-和远场-衍射传输分析 ;-lXU0}&   Wx}8T[A}   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 z"L/G   Ecefi pG   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 @Zu5VpJ   w~A{(- dx   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 YeL#jtC   Dlae;5D   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) `Bp.RXsd*   QB uMJm   □ 透镜和反射镜数组 |Q6.299   jDfC=a])   □ 变量数组，可达1024x1024 &*,#5.   wC+u73599   □ 方形数组和可分离的衍射理论 [Cz-i   u#$]?($}d   □ 多重，独立的激光束追迹传输 n8 i] z   y/cvQY0pU   □ 自动传输技术控制 kk@fL   61>.vT8P   □ 薄片增益模型 _x'6]f{n   Xll}x+'uZK   □ 全局坐标系统 C.yQ=\U2   zuad~%D<I   □ 任意的反射镜位置及方位设置 NZLxHD]mp   ColV8oVnU   □ 几何像差 4y?n [/M/   2j88< Yh]H   □ 大Fresnel数系统模拟 1>_8d"<Gd   ,{u yG :   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) Ts[_u@   ^A$Zw+P   □ 相位共轭(phase conjugation) 3vN_p$   VU(v3^1"   □ 极化模型 %KhI>O<   gjwn7_   □ 部分相干光模型 vXf!G`D   JN-y)L/>   □ ABCD传输 H?vdr:WlTN   |!3DPA(_   □ 光纤光学和3-D波导 ZF9z~9   t ;}|t gC   □ 二元光学(binary optics)和光栅 8B K(4?gC   xQ-<WF1i   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 yy^q2P   p Z|V 3   □ M-平方因子评价 x;P_1J%Q   (&F}/s gbi   □ 相位修正的优化 0WW2i{7`U   O>bC2;+s   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) 2>xF){`   &ZlVWK~v   GLAD Pro增加的功能： )hn6sXo+   jjRi*^d9   □ 非线性光学： JW83Tp8[8   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) `!;_ho   2.倍频 _lJ!R:*   3.自聚焦效应(self-focusing effects)  /$xU   ~rqCN,=d   □ 激光过程： [[Ls_ZL!=   1.速率方程增益模型(rate equation gain) TTX5EDCrC   2.激光起振和Q-switching -n~1C{<   <SAzxo:I   □ 优化： 7?!d^$B   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) (&Kk7<#`   2.使用者自定义评价函数(merit function) $Ps|HN   3.任何的系统参数都能进行优化 zOAd~E   YlJ@ XpKM   □ 几何光学： \g&,@'uh   1.精密表面配合光线追迹 K^)Eb(4   2.透镜组的定义和分析 `!3SF|x&   hn7# L   □ 大气效应： 1Z/(G1   1.Kolmogorov扰动 hE'-is@7   2.热致离焦(thermal blooming) MIeU,KT#U   n:I,PS0H<   典型案例图示 lne4-(DJ   o=:9y-nH   任意形状的光阑 ,\W 8b-Z   P[G)sA_"   q<x/Hat)   60^`JVGWH   S形光纤波导 7~G9'P<   :_`F{rDB   PV.Xz0@R   Ea=8}6`s   空间光耦合进入光纤 F/,NDZN   r(>@qGN   //up5R_nx   (U DnsF   二元光学元件 OR P\b   B-RjMxX4>   "@^k)d$   ]? c B:}   剪切干涉仪  [~+wk9P   @Z_x.Y6   d(ZO6Nr Q   ^x]r`b   大气热晕 O#4&8>;=   4C o6(   +zqn<<9   O 0x,lq   谐振腔分析 +uF>2b6'   (!u~CZ;   l K{hVqpt   {f_={k   模式竞争 EmWn%eMN   vQG5*pR*w   ;J( 8 L   98c(<   调Q激光器输出特性 r.=K~A   wQl ,   FW;?s+Uyx   79rD7D&g

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