GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

>_ \<E!j   软件简介 /SR^C$h'I   (9RslvKL   GLAD是由美国Applied Optics Research公司开发的一款专业的物理光学软件，特别适用于激光领域各种光学现象的仿真和评估！软件的开发者George Lawrence教授长期在光学领域排名NO.1的美国亚利桑那大学任教，在物理光学特别是激光领域拥有三十多年的研究经验。 <vc`^Q&4B   GLAD使用复振幅来描述光束，采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析，几乎能对所有类型的激光系统进行分析，或对物理光学系统做完整的端-对-端的分析处理，还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。 !u;>Wyd W   GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。 lj J>;g+   eE8ULtO   GLAD允许用户自定义变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构。 \gO,hST   GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟；（7）偏振效应分析。 UWXm?v2j   ,^s   功能特性 edC4BHE   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： h{iEZ#   1.理论基础是衍射光学，通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象（含增益）的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来，实现对复杂系统的快速模拟。 6`H.%zM   2.提供多种激光器组件命令，如透镜（理想的和实际的），透镜阵列，反射镜，棱镜，自适应反射镜，双折射晶体，光栅，谱色散平滑元件，任意形状的光阑，光纤以及各种结构的波导等，可以快速建立激光器模型。 8<#U9]   3.准确模拟激光器谐振腔的特性，如输出的激光模式，输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数（如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数），可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 /2uQCw&x-   4.提供多种诊断函数，通过调用这些函数可以计算任意光场的参数，如Strehl比，M2因子，光束的半高全宽，环围能量（可聚焦能力的一个重要的衡量参数），输出光束的像差特性（拟合出Zernike多项式的系数），波前的RMS值，光学传递函数（OTF），光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 1yqoA*   5.在非线性特性方面的模拟具有非常显著的优势，是目前唯一能够涵盖几乎所有非线性特性的物理光学模拟软件。可以模拟的非线性过程包括：各种增益过程（包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半导体增益模型、三能级系统模型、速率方程模型），自聚焦过程，倍频过程，和频过程，四波混频过程，Raman放大过程，大气湍流引起的热晕过程。 =hH.zrI6e   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 -8Ti*:   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 `$RA< 3   sq0 PBEqq   GLAD基本版的功能： lhLGG   X" R<J#4   □ 整合环境设计区(IDE) +5p{5 q(o   : mGAt[Cc   □ 简单或复杂激光束追迹  z01>'   U8QX46Br   □ 相干和非相干交互作用 MXh "Y*}   6j9)/HP   □ 非线性激光增益模型 VM=+afY5M   Bx~[F   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 OEgI_=B   O}ejWP8>   □ 任意形状的光阑 Jobiq]|>   $&P?l=UG   □ 近场-和远场-衍射传输分析 l:(Rb-Wy   5F $V`kYT   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 ]o/|na*   _%@=Uc6V   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 90N`CXas   '?*g%Yuz   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 KpiF0K   ]> !<G8=N   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) deX5yrvOie   QL7 >;t;   □ 透镜和反射镜数组 #VbVsl   2ef;NC.&n   □ 变量数组，可达1024x1024 ,d,\-x-+/   !>^JSHR4t   □ 方形数组和可分离的衍射理论 Wa"(m*hW   adEJk   □ 多重，独立的激光束追迹传输 T~8  .9g    V_^@   □ 自动传输技术控制 |1= !;.#   "dh:-x6   □ 薄片增益模型 q!,zq   Jc*XXu)   □ 全局坐标系统 CZ{k@z `r   Q}AE.Ef@<   □ 任意的反射镜位置及方位设置 F1azZ(   <&!]K?Q9i   □ 几何像差 }odV_WT   _sHK*&W{CT   □ 大Fresnel数系统模拟 n]CbDbNw7)   (zo^Nn9VJ   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model) 'C+;r?1!h   [ \ )Ge   □ 相位共轭(phase conjugation) TQ :/RT   !UBO_X%dz   □ 极化模型 &x:JD1T}   3eIr{xs   □ 部分相干光模型 j0-McLc   9L eNe}9v   □ ABCD传输 S4NL "m   /M0/-pV9   □ 光纤光学和3-D波导 V2&^!#=s   &R-H"kK?   □ 二元光学(binary optics)和光栅 " BTE   ak:v3cQR   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 !%L,*'   P @%.`8   □ M-平方因子评价 WV<tyx9Z   h+UnZfm   □ 相位修正的优化 R""%F#4XJ2   =ZYThfAEw   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) ;1AG3P'   CX/(o]   GLAD Pro增加的功能： ;I6s-moq_   { i{xo2<1"   □ 非线性光学： >O`l8tM   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) 3SG?W_   2.倍频 nY-* i!H   3.自聚焦效应(self-focusing effects) FVWfDQ$&v   Rhgj&4   □ 激光过程： 5OLQw(E   1.速率方程增益模型(rate equation gain) qojXrSb"y   2.激光起振和Q-switching J MV50 y   Jn}n*t3   □ 优化： 5a` %)K   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) 6.Ie\5-a;   2.使用者自定义评价函数(merit function) [uuj?Rbd   3.任何的系统参数都能进行优化 .QWhK|(.!   lP<I|O=z   □ 几何光学： X~U >LLr   1.精密表面配合光线追迹 3fS}:!sQ   2.透镜组的定义和分析 9t:]   t1]6(@mj5   □ 大气效应： *7gT}O;p 5   1.Kolmogorov扰动 HD`>-E#   2.热致离焦(thermal blooming) l[h'6+o   nS.G~c|   典型案例图示 n2-0.Er   Q4'C;<\@(Q   任意形状的光阑 ?Hz2-Cn   UGKaOol.   '&yg{n   HxwlYx,4   S形光纤波导 HOW7cV'X   F4I6P   NlPS#   `aSM8C\   空间光耦合进入光纤 j BS4vvX?   laREjN/\`   'ig, ATY   i?}>.$j   二元光学元件 Iin#Wd-/   ur%$aX)   L10IF   Q JX/7RA   剪切干涉仪 pWaPC/,g   >.%4~\U   HCnf2td   zmFws-+A   大气热晕 H oy7RC&   b5`KB75sbo   v548ysE)   CY"i-e"q<Q   谐振腔分析 5~VosUpe7   G?)vWM`j   nfE@R."A   !q/5yEJ>h   模式竞争 D'i6",Z>   .XH8YT42   BWK IbG   $[CA&Y.   调Q激光器输出特性 F'W> 8   4('JwZw\!   TUTe9;)   ^X 1wI9V

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