GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

nm.~~h+8M   软件简介 4EtP|   JVx ,1lth   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。 VM[U&g<8n   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。 7UzbS,$x   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。 1O{x9a5Z?O   gk.c"$2   GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 nC;2wQ6aO   GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟；（7）偏振效应分析。 Jfs$VGZP;   @ a?^2X^   功能特性 tF@hH}{;   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： /Q8glLnM   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。 >lg-j-pV   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。 eGi[LJ)np   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。 t:?8I9d   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。 bw\a\/Dw   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。 PIxd'B*MF   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 &!E+l<.RF   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 f6d:5 X_   [EX@I =?   GLAD基本版的功能： 8ezdU"   aOr'OeG(=e   □ 整合环境设计区(IDE) ^Cm9[1p   &&\HE7*   □ 简单或复杂激光束追迹 M],}.l   '@epiF&   □ 相干和非相干交互作用 %Gk?f=e   ^3B&E^R   □ 非线性激光增益模型 $B3<"   vg6'^5S7   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 qek[p_7   HpD<NVu   □ 任意形状的光阑 |*w}bT(PfR   :XP/`%:   □ 近场-和远场-衍射传输分析 \ k69 S/O   p[zKc2TPk   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 37SbF,G   E>}(r%B   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 !Xzne_V<   q4~w D   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 [A.ix}3mm   #J ,?oe=<4   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) }eO{+{D+   >5aZ ?#TS1   □ 透镜和反射镜数组 uV@#;c4   wePhH*nQ>   □ 变量数组，可达1024x1024 _7#9nJ3|   \:To>A32   □ 方形数组和可分离的衍射理论 =y$|2(6   XIAHUT5~J   □ 多重，独立的激光束追迹传输 E W{vF|   k[`9RGT   □ 自动传输技术控制 d\_$Nb*   \.`;p   □ 薄片增益模型 :U}.   %)|pUa&   □ 全局坐标系统 c8^M::NI   I)B+h8l72<   □ 任意的反射镜位置及方位设置 oVK3=m@{   xDU{I0M   □ 几何像差 !\DlX|   d3nMeAI AO   □ 大Fresnel数系统模拟 X &z|im'd   *" ("^_x\   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) gyt[ZN_2   \x,q(npHi   □ 相位共轭(phase conjugation) =Z3{6y}3p   ~ryB*eZH   □ 极化模型 /s'7[bSv   'K L"i   □ 部分相干光模型 gB;5&;T:   907N;r   □ ABCD传输 &7i o/d\/   /*zngp@   □ 光纤光学和3-D波导 :oYz=c   Q(3Na6   □ 二元光学(binary optics)和光栅 RWe$ZZSz!   ?nLlZpZ2v   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 R7q\^Yzo   /Vg=+FEO   □ M-平方因子评价 ZCT\4Llv#   <K(qv^C   □ 相位修正的优化 7O=N78M   lhx"<kR4   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) kXfTNM b   JZa^GW:YQh   GLAD Pro增加的功能： Hd/|f;   b.LMJ'1   □ 非线性光学： &!xePKvO6k   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) pdz_qj!Z   2.倍频 klwC.=?(j"   3.自聚焦效应(self-focusing effects) 9?jD90@ }   _6tir'z   □ 激光过程： 4dEfXrMf   1.速率方程增益模型(rate equation gain) 0bR)]"K   2.激光起振和Q-switching B#|c$s{   H8'q Y   □ 优化： %M=Ob k   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) _V.MmA   2.使用者自定义评价函数(merit function) EO_:C9=d{   3.任何的系统参数都能进行优化 y.xy r"-Q   A>?_\<Gp   □ 几何光学： K4G43P5q`   1.精密表面配合光线追迹 wX!q dII)   2.透镜组的定义和分析 xF#'+Y   4R(H@p%+r2   □ 大气效应： THVF(M4v   1.Kolmogorov扰动 sbju3nvk   2.热致离焦(thermal blooming) yGxAur=dE   /S9(rI<'   典型案例图示 /:+f5\"-b   fj7\MTy   任意形状的光阑 =T?:b8yV   \Nvu[P   5~pQ$-   -/ltnx)j   S形光纤波导 )wt mc4'   l\HLlwYO   @X|Mguq5   } xy>uT   空间光耦合进入光纤 (}#8$ )   4kNiS^h   "CX@a"   InAx;2'A:   二元光学元件 _s1pif   :rBPgrt   m\0Xh*   7xhBdi[ dQ   剪切干涉仪 v!>(1ROQ.=   X0}+X'3   *\n-yx]   |#G ug('   大气热晕 0E<xzYo   fK0VFN8<I   =^9I)JW   J[k,S(Y   谐振腔分析 Z]QpH<Z   FJ/c(K   a(eKb2CX   .:b&$~<   模式竞争 ;!C~_{/t   gfW_S&&q   OxC8xB;`   fHLt{!O   调Q激光器输出特性 t++ a    N|N#-   7~I*u6zY   ZHN@&Gg6)

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