軟件簡介
GLAD是由美國Applied Optics Research公司開(kāi)發的一款專業的物理(lǐ)光學軟件，特别适用于激光領域各種光學現象的仿真和(hé)評估！軟件的開(kāi)發者George Lawrence教授長期在光學領域排名NO.1的美國亞利桑那(nà)大(dà)學任教，在物理(lǐ)光學特别是激光領域擁有(yǒu)三十多(duō)年的研究經驗。
GLAD使用複振幅來(lái)描述光束，采用快速傅裏葉變換結合分步傅裏葉算(suàn)法進行(xíng)傳輸分析，幾乎能對所有(yǒu)類型的激光系統進行(xíng)分析，或對物理(lǐ)光學系統做(zuò)完整的端-對-端的分析處理(lǐ)，還(hái)囊括各種激光增益模型、數(shù)種非線性過程和(hé)許多(duō)其它的激光及物理(lǐ)光學效應。
GLAD的使用方法為(wèi)調用內(nèi)部各類“積木”進行(xíng)建模、傳輸和(hé)分析。積木的類型包括：用于進行(xíng)系統和(hé)光束初始化的命令；用于表征各類像差和(hé)相位屏的命令；用于表征各類傳統光學元件的命令；用于表征各類非線性過程的命令；用于表征激光增益介質的命令；用于光束參數(shù)診斷的命令；用于計(jì)算(suàn)結果輸入、輸出的命令等。隻要将不同類型的積木有(yǒu)機“組裝”起來(lái)就可(kě)以輕松實現任意光學系統的模拟。
GLAD允許用戶自定義變量、子程序、循環、方程式、以及其它高(gāo)級語言結構。
GLAD的應用領域包括：（1）包含傳統光學元件，如各種透鏡、反射鏡、棱鏡的光學系統的衍射傳輸分析；（2）光束質量的分析和(hé)評價；（3）二元衍射光學元件的分析；（4）各種波導的分析；（5）激光系統的分析：無源腔性能分析，含各類增益介質的有(yǒu)源腔分析；（6）多(duō)種非線性過程的模拟；（7）偏振效應分析。
功能特性
GLAD在激光器(qì)模拟方面有(yǒu)着無與倫比的優勢：
1.理(lǐ)論基礎是衍射光學，通(tōng)過分步傅立葉方法實現衍射傳輸和(hé)非線性現象（含增益）的模拟。并将物理(lǐ)光學和(hé)幾何光學有(yǒu)機結合起來(lái)，實現對複雜系統的快速模拟。
2.提供多(duō)種激光器(qì)組件命令，如透鏡（理(lǐ)想的和(hé)實際的），透鏡陣列，反射鏡，棱鏡，自适應反射鏡，雙折射晶體(tǐ)，光栅，譜色散平滑元件，任意形狀的光闌，光纖以及各種結構的波導等，可(kě)以快速建立激光器(qì)模型。
3.準确模拟激光器(qì)諧振腔的特性，如輸出的激光模式，輸出功率與泵浦光之間(jiān)的變化關系。通(tōng)過改變諧振腔的參數(shù)（如腔鏡的曲率半徑、通(tōng)過率、位置參數(shù)），可(kě)以觀察這些(xiē)因素對于輸出模式、輸出能量的影(yǐng)響。
4.提供多(duō)種診斷函數(shù)，通(tōng)過調用這些(xiē)函數(shù)可(kě)以計(jì)算(suàn)任意光場(chǎng)的參數(shù)，如Strehl比，M2因子，光束的半高(gāo)全寬，環圍能量（可(kě)聚焦能力的一個(gè)重要的衡量參數(shù)），輸出光束的像差特性（拟合出Zernike多(duō)項式的系數(shù)），波前的RMS值，光學傳遞函數(shù)（OTF），光學系統的Rayleigh範圍以及位置等。
5.在非線性特性方面的模拟具有(yǒu)非常顯著的優勢，是目前唯一能夠涵蓋幾乎所有(yǒu)非線性特性的物理(lǐ)光學模拟軟件。可(kě)以模拟的非線性過程包括：各種增益過程（包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半導體(tǐ)增益模型、三能級系統模型、速率方程模型），自聚焦過程，倍頻過程，和(hé)頻過程，四波混頻過程，Raman放大(dà)過程，大(dà)氣湍流引起的熱暈過程。
6.采用有(yǒu)限差分方法模拟熱透鏡效應。
7.可(kě)以模拟偏振過程以及部分相幹光現象。
GLAD基本版的功能：
□ 整合環境設計(jì)區(qū)(IDE)
□ 簡單或複雜激光束追迹
□ 相幹和(hé)非相幹交互作(zuò)用
□ 非線性激光增益模型
□ 透鏡和(hé)反射鏡：球面鏡、柱面鏡
□ 任意形狀的光闌
□ 近場(chǎng)-和(hé)遠場(chǎng)-衍射傳輸分析
□ 穩态和(hé)非穩态諧振腔模型
□ 為(wèi)諧振腔設計(jì)提供的特殊功能
□ Seidel, Zernike, 和(hé)相位光栅像差分析
□ 平滑随機數(shù)波前像差(smoothed random wavefront aberrations)
□ 透鏡和(hé)反射鏡數(shù)組
□ 變量數(shù)組，可(kě)達1024x1024
□ 方形數(shù)組和(hé)可(kě)分離的衍射理(lǐ)論
□ 多(duō)重，獨立的激光束追迹傳輸
□ 自動傳輸技(jì)術(shù)控制(zhì)
□ 薄片增益模型
□ 全局坐(zuò)标系統
□ 任意的反射鏡位置及方位設置
□ 幾何像差
□ 大(dà)Fresnel數(shù)系統模拟
□ Zonal自适應光學模型(Zonal adaptive optics model)
□ 相位共轭(phase conjugation)
□ 極化模型
□ 部分相幹光模型
□ ABCD傳輸
□ 光纖光學和(hé)3-D波導
□ 二元光學(binary optics)和(hé)光栅
□ 矢量衍射方法對高(gāo)數(shù)值孔徑(NA)物鏡進行(xíng)分析
□ M-平方因子評價
□ 相位修正的優化
□ 模拟退火(huǒ)優化(simulated annealing optimization)
GLAD Pro增加的功能：
□ 非線性光學：
1.Raman放大(dà)，四波混頻(Four-wave mixing)
2.倍頻
3.自聚焦效應(self-focusing effects)
□ 激光過程：
1.速率方程增益模型(rate equation gain)
2.激光起振和(hé)Q-switching
□ 優化：
1.任意結構的最小(xiǎo)二乘優化(least squares optimization)
2.使用者自定義評價函數(shù)(merit function)
3.任何的系統參數(shù)都能進行(xíng)優化
□ 幾何光學：
1.精密表面配合光線追迹
2.透鏡組的定義和(hé)分析
□ 大(dà)氣效應：
1.Kolmogorov擾動
2.熱緻離焦(thermal blooming)
典型案例圖示
任意形狀的光闌
S形光纖波導
空(kōng)間(jiān)光耦合進入光纖
二元光學元件
剪切幹涉儀
大(dà)氣熱暈
諧振腔分析
模式競争
調Q激光器(qì)輸出特性
 |
