GLAD—激光系统和物理光学仿真软件

e#s-MK-Q   软件简介 NH;.!xq:   vu`,:/|h   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。 2)(ynrCe   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。 D}]u9jS1   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。 A3Oe=rB   dr]Pns9   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。 UBM:.*wN   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。 >rid3~   %SJFuw"   功能特性 X%  X &<   GLAD在激光器模拟方面有着无与伦比的优势： l G $s(   1.理论基础是衍射光学，通过分步傅立叶方法实现衍射传输和非线性现象（含增益）的模拟。并将物理光学和几何光学有机结合起来，实现对复杂系统的快速模拟。 =k:yBswi   2.提供多种激光器组件命令，如透镜（理想的和实际的），透镜阵列，反射镜，棱镜，自适应反射镜，双折射晶体，光栅，谱色散平滑元件，任意形状的光阑，光纤以及各种结构的波导等，可以快速建立激光器模型。 YOQ>A*@4   3.准确模拟激光器谐振腔的特性，如输出的激光模式，输出功率与泵浦光之间的变化关系。通过改变谐振腔的参数（如腔镜的曲率半径、通过率、位置参数），可以观察这些因素对于输出模式、输出能量的影响。 `R,g_{Mj   4.提供多种诊断函数，通过调用这些函数可以计算任意光场的参数，如Strehl比，M2因子，光束的半高全宽，环围能量（可聚焦能力的一个重要的衡量参数），输出光束的像差特性（拟合出Zernike多项式的系数），波前的RMS值，光学传递函数（OTF），光学系统的Rayleigh范围以及位置等。 <L+y 6B   5.在非线性特性方面的模拟具有非常显著的优势，是目前唯一能够涵盖几乎所有非线性特性的物理光学模拟软件。可以模拟的非线性过程包括：各种增益过程（包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半导体增益模型、三能级系统模型、速率方程模型），自聚焦过程，倍频过程，和频过程，四波混频过程，Raman放大过程，大气湍流引起的热晕过程。 /eY}0q%   6.采用有限差分方法模拟热透镜效应。 ;ji["b   7.可以模拟偏振过程以及部分相干光现象。 M&^Iun   Wph@LRB]   GLAD基本版的功能： %IK[d#HO   o((!3H{D   □ 整合环境设计区(IDE) Zx 5Ue#I   YK)e   □ 简单或复杂激光束追迹 D ]G=sYt   9;R'Xo=y   □ 相干和非相干交互作用 89\DS!\x9   :4/37R(~l8   □ 非线性激光增益模型 !30BR|K*   N'~l,{   □ 透镜和反射镜：球面镜、柱面镜 l'twy$V4|~   .A apO}{   □ 任意形状的光阑 nj 6|WJ   VRD:PVz   □ 近场-和远场-衍射传输分析 n 'E :uXv"   Qz`v0"'w   □ 稳态和非稳态谐振腔模型 GEtzLaq<   xL$7bw5fY   □ 为谐振腔设计提供的特殊功能 d'k99(vy   PIM4c   □ Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析 DE!c+s_g4   q6EZ?bo{   □ 平滑随机数波前像差(smoothed random wavefront aberrations) &9F(C R   2k M;7:   □ 透镜和反射镜数组 maOt/-   )6*)u/x:   □ 变量数组，可达1024x1024 1h#e-Oyff   a~&euT2   □ 方形数组和可分离的衍射理论 !![HR6"Q   `&URd&ouJD   □ 多重，独立的激光束追迹传输 ^=[b]*V   qu%}b >   □ 自动传输技术控制  B6.9hf   og`K!d~   □ 薄片增益模型 qyL!>kZr@   NM+(ss'   □ 全局坐标系统 v@Qf xV2   V,&A? Y   □ 任意的反射镜位置及方位设置 Td5yRN! ?   3GPGwzX |   □ 几何像差 <Wm'V-   )8%m|v#W   □ 大Fresnel数系统模拟 ~PyZh5x   Iad&Z8E   □ Zonal自适应光学模型(Zonal adaptive optics model)  w\y)   "=,IbC   □ 相位共轭(phase conjugation) >hO9b;F}   Mb=j'H< N@   □ 极化模型 QC6:ZxP   K)W:@,*   □ 部分相干光模型 d~#:t~ $,   *K;s*-|U   □ ABCD传输 `X%Qt~   L~E|c/   □ 光纤光学和3-D波导 _*++xF1   #=,c8"O   □ 二元光学(binary optics)和光栅 6cXZ3;a   ZoR6f\2M   □ 矢量衍射方法对高数值孔径(NA)物镜进行分析 )6{,y{5!   <Yn-sH   □ M-平方因子评价 Ie(M9QMp   Qrw: Bva)   □ 相位修正的优化 6"yIk4u:   Yc^,Cj{OM   □ 模拟退火优化(simulated annealing optimization) y wmC>`0p   7)*q@   GLAD Pro增加的功能： 1!;4I@W(I)   v9"03=h   □ 非线性光学： '?1g_C QsS   1.Raman放大，四波混频(Four-wave mixing) M8${&&[;   2.倍频 B^Hhrz!   3.自聚焦效应(self-focusing effects) r*UE>_3J   BG/RNem   □ 激光过程： ~p x2kHZ   1.速率方程增益模型(rate equation gain) G UK%RC8   2.激光起振和Q-switching =>L2~>[   'u3,+guz   □ 优化： Dlg9PyQ   1.任意结构的最小二乘优化(least squares optimization) S|]\q-qA&   2.使用者自定义评价函数(merit function) Ge1"+:tbJ   3.任何的系统参数都能进行优化 Hb\['VhzM   7A^L$TY   □ 几何光学： A8 !&Y;d   1.精密表面配合光线追迹 byPqPSY   2.透镜组的定义和分析 K{0 gkORF   | #zj~>7?   □ 大气效应： A().1h1_k   1.Kolmogorov扰动 V W(+sSQ   2.热致离焦(thermal blooming) {bNVNG^   @s0mX3P   典型案例图示 ]v l? J   \lF-]vz*   任意形状的光阑 uQg&]bSv   yT [)V[}   _|7bpt 9   0+NGFX\p   S形光纤波导 d 9]zB-A   >aT~G!y   *fI\|%K   '^(qlCI   空间光耦合进入光纤 q^6l`JJ   x5b .^75p$   w[#*f?at~   Zou;o9Ww   二元光学元件 JvYs6u   ?N&s.   !ezy v`   meZZQ:eSl   剪切干涉仪 tNljv >vI    NG?g(   V!QC.D<   .@psW0T%   大气热晕 DK1{Z;Z   \lK `   :(;ho.zz   \{={{O   谐振腔分析 4ULdf|oP"   UL" M?).5   p MR4]G   C)ic;!$Qhb   模式竞争 [<X ~m   w!OYH1ds]_   _+}f@&"   &t}6sD9o   调Q激光器输出特性 XV1XzG#C   fzUG1|$e   u56F;y   = VMELk!z

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