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infotek

2021-07-16 09:39

GLAD—激光系統(tǒng)和物理光學(xué)仿真軟件

軟件簡介

GLAD是由美國Applied Optics Research公司開發(fā)的一款專業(yè)的物理光學(xué)軟件，特別適用于激光領(lǐng)域各種光學(xué)現(xiàn)象的仿真和評估！軟件的開發(fā)者George Lawrence教授長期在光學(xué)領(lǐng)域排名NO.1的美國亞利桑那大學(xué)任教，在物理光學(xué)特別是激光領(lǐng)域擁有三十多年的研究經(jīng)驗。
GLAD使用復(fù)振幅來描述光束，采用快速傅里葉變換結(jié)合分步傅里葉算法進(jìn)行傳輸分析，幾乎能對所有類型的激光系統(tǒng)進(jìn)行分析，或?qū)ξ锢砉鈱W(xué)系統(tǒng)做完整的端-對-端的分析處理，還囊括各種激光增益模型、數(shù)種非線性過程和許多其它的激光及物理光學(xué)效應(yīng)。
GLAD的使用方法為調(diào)用內(nèi)部各類“積木”進(jìn)行建模、傳輸和分析。積木的類型包括：用于進(jìn)行系統(tǒng)和光束初始化的命令；用于表征各類像差和相位屏的命令；用于表征各類傳統(tǒng)光學(xué)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(zhì)的命令；用于光束參數(shù)診斷的命令；用于計算結(jié)果輸入、輸出的命令等。只要將不同類型的積木有機(jī)“組裝”起來就可以輕松實現(xiàn)任意光學(xué)系統(tǒng)的模擬。

GLAD允許用戶自定義變量、子程序、循環(huán)、方程式、以及其它高級語言結(jié)構(gòu)。
GLAD的應(yīng)用領(lǐng)域包括：（1）包含傳統(tǒng)光學(xué)元件，如各種透鏡、反射鏡、棱鏡的光學(xué)系統(tǒng)的衍射傳輸分析；（2）光束質(zhì)量的分析和評價；（3）二元衍射光學(xué)元件的分析；（4）各種波導(dǎo)的分析；（5）激光系統(tǒng)的分析：無源腔性能分析，含各類增益介質(zhì)的有源腔分析；（6）多種非線性過程的模擬；（7）偏振效應(yīng)分析。

功能特性
GLAD在激光器模擬方面有著無與倫比的優(yōu)勢：
1.理論基礎(chǔ)是衍射光學(xué)，通過分步傅立葉方法實現(xiàn)衍射傳輸和非線性現(xiàn)象（含增益）的模擬。并將物理光學(xué)和幾何光學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，實現(xiàn)對復(fù)雜系統(tǒng)的快速模擬。
2.提供多種激光器組件命令，如透鏡（理想的和實際的），透鏡陣列，反射鏡，棱鏡，自適應(yīng)反射鏡，雙折射晶體，光柵，譜色散平滑元件，任意形狀的光闌，光纖以及各種結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)等，可以快速建立激光器模型。
3.準(zhǔn)確模擬激光器諧振腔的特性，如輸出的激光模式，輸出功率與泵浦光之間的變化關(guān)系。通過改變諧振腔的參數(shù)（如腔鏡的曲率半徑、通過率、位置參數(shù)），可以觀察這些因素對于輸出模式、輸出能量的影響。
4.提供多種診斷函數(shù)，通過調(diào)用這些函數(shù)可以計算任意光場的參數(shù)，如Strehl比，M2因子，光束的半高全寬，環(huán)圍能量（可聚焦能力的一個重要的衡量參數(shù)），輸出光束的像差特性（擬合出Zernike多項式的系數(shù)），波前的RMS值，光學(xué)傳遞函數(shù)（OTF），光學(xué)系統(tǒng)的Rayleigh范圍以及位置等。
5.在非線性特性方面的模擬具有非常顯著的優(yōu)勢，是目前唯一能夠涵蓋幾乎所有非線性特性的物理光學(xué)模擬軟件。可以模擬的非線性過程包括：各種增益過程（包括CO2增益模型、BEER定律增益模型、半導(dǎo)體增益模型、三能級系統(tǒng)模型、速率方程模型），自聚焦過程，倍頻過程，和頻過程，四波混頻過程，Raman放大過程，大氣湍流引起的熱暈過程。
6.采用有限差分方法模擬熱透鏡效應(yīng)。
7.可以模擬偏振過程以及部分相干光現(xiàn)象。

GLAD基本版的功能：

□ 整合環(huán)境設(shè)計區(qū)(IDE)

□ 簡單或復(fù)雜激光束追跡

□ 相干和非相干交互作用

□ 非線性激光增益模型

□ 透鏡和反射鏡：球面鏡、柱面鏡

□ 任意形狀的光闌

□ 近場-和遠(yuǎn)場-衍射傳輸分析

□ 穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)諧振腔模型

□ 為諧振腔設(shè)計提供的特殊功能

□ Seidel, Zernike, 和相位光柵像差分析

□ 平滑隨機(jī)數(shù)波前像差(smoothed random wavefront aberrations)

□ 透鏡和反射鏡數(shù)組

□ 變量數(shù)組，可達(dá)1024x1024

□ 方形數(shù)組和可分離的衍射理論