GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

aM_O0Rn==   软件简介 *vqUOh   q}z`Z/`/   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。 @W,<8   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。 wIWO?w2   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。 iMV=R2t 2   D'%O<.m   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。 7^d7:1M   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。 CZ{7?:^f   i{Du6j^j   功能特性 *l%&/\   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： 0x ^lHBYc   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。 wL>;_KdU`   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。 I;G(Wj   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。 |tse"A5Z   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。 PY+4OZ$   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。 & Yx12B\   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 `UqX`MFz   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 $(*>] PC+)   B;piO-hH   GLAD基本版的功能： 7 Z? Hyv   5;HCNwX   □ 整合环境设计区(IDE) M7&G9SGZ   (zk/>Ou   □ 简单或复杂激光束追迹 9E[==2TO   &$l#0?Kc^   □ 相干和非相干交互作用 F'B0\v=   _]eyt_   □ 非线性激光增益模型 dI!/H&`B]   <jM { <8-   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 G68@(< <Z   #nAq~@X   □ 任意形状的光阑 #ZP;] W   3Y&4yIx   □ 近场-和远场-衍射传输分析 &H+n0v   B$hog_=s   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 &rl; +QS   Zp9kxm'   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 Bx5kqHp^1   OkCAvRg   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 f"zmNG'   k*Aee7   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) K%Bz6 ~   i` ay9J8N   □ 透镜和反射镜数组 Y4_xV&   ]e+&Pxw]e   □ 变量数组，可达1024x1024 'G>9iw   KCH`=lX   □ 方形数组和可分离的衍射理论 ~03M H'   TZ!@IBu   □ 多重，独立的激光束追迹传输 )8S WU)/   es=OWJt^   □ 自动传输技术控制 @YG-LEh   5OX[)Li   □ 薄片增益模型 Htln <N   >Q? 8tGfB   □ 全局坐标系统 =);@<Jp   ,xAF=t   □ 任意的反射镜位置及方位设置 (XY`1|])`   x($Djx   □ 几何像差 $J&c1   ["4Tn0g ;   □ 大Fresnel数系统模拟 7?y7fwER   !]RSG^%s{   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) ;Me*#/   7q5*grm   □ 相位共轭(phase conjugation)  _+(@?   "^ a"`?J   □ 极化模型 KC9e{   ,CuWQ'H   □ 部分相干光模型 %H,s~IU   W8;!rFW   □ ABCD传输 Kpa$1x   5C^@w   □ 光纤光学和3-D波导  5sN6&'[   &g1\0t   □ 二元光学(binary optics)和光栅 FouN}X6   cUdS{K&K   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 sf# px|~9   ffBd   □ M-平方因子评价 n${k^e-=   |r36iUHZS   □ 相位修正的优化 cO5zg<wF   c %Cbq0+2   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) Kfr1k   F*r)   GLAD Pro增加的功能： _L$a[zH   )5gj0#|CG@   □ 非线性光学： Xc}XRKiy{   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) Zj'%c2U_   2.倍频 "k{so',7z   3.自聚焦效应(self-focusing effects) jX(hBnGW   n+te5_F   □ 激光过程： K7K/P{@9[9   1.速率方程增益模型(rate equation gain) w>=N~0@t   2.激光起振和Q-switching 0yq   w^$C\bCbh   □ 优化： `[U.BVP'   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) x&0kIF'lq   2.使用者自定义评价函数(merit function) 8T6NG!/   3.任何的系统参数都能进行优化 5g/,VMe   pt,L   □ 几何光学： nPqpat`E   1.精密表面配合光线追迹 x \8|A   2.透镜组的定义和分析 N&?V=X   g$?^bu dxv   □ 大气效应： tqCkqmyC   1.Kolmogorov扰动 6=;(~k&x9:   2.热致离焦(thermal blooming) ^879sI   [|=M<>?[   典型案例图示 b/]4#?g   ^-[ I;P   任意形状的光阑 RLB"}&SF]   31alQ\TH   !$oa6*<1   dnU-v7k,{   S形光纤波导 Br7q.   }X^MB   3Z=yCec]   H@?} !@   空间光耦合进入光纤 HbsNF~;   jqc}mI\#   H>%AK' '   >19s:+   二元光学元件 ~$5XiY8A   \GxqE8   o /[7Vo   ;M4[Liw~O   剪切干涉仪 x]x3iFD   }RI_k&;   ^Z?m)qxvB   ~io.TS|r   大气热晕 pF-_yyQ   #NYnZ^6e   `hkvxt   az0=jou<Zl   谐振腔分析 uH%b rbrU   ?4/pE@RIy   `v``}8tm   jc Mn   模式竞争 s.i9&1Y-!   &AJkYh   aO&{.DO2   ISs&1`Y   调Q激光器输出特性 l_Lz9k   B#%QY\<X   S W%>8   SefhOh^,V

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