軟件簡(jiǎn)介

GLAD是由美國(guó)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(píng)估！軟件的開發(fā)者George Lawrence教授長(zhǎng)期在光學(xué)領(lǐng)域排名NO.1的美國(guó)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(yàn)。

GLAD使用復(fù)振幅來(lái)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(duì)所有類型的激光系統(tǒng)進(jìn)行分析，或?qū)ξ锢?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=光學(xué)系統(tǒng)',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_6">光學(xué)系統(tǒng)做完整的端-對(duì)-端的分析處理，還囊括各種激光增益模型、數(shù)種非線性過(guò)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(guò)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(jì)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(lái)就可以輕松實(shí)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(jí)語(yǔ)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(píng)價(jià)；（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(wú)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(guò)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(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)：

1.理論基礎(chǔ)是衍射光學(xué)，通過(guò)分步傅立葉方法實(shí)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(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)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(guò)改變諧振腔的參數(shù)（如腔鏡的曲率半徑、通過(guò)率、位置參數(shù)），可以觀察這些因素對(duì)于輸出模式、輸出能量的影響。

4.提供多種診斷函數(shù)，通過(guò)調(diào)用這些函數(shù)可以計(jì)算任意光場(chǎng)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(gè)重要的衡量參數(shù)），輸出光束的像差特性（擬合出Zernike多項(xiàng)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(shì)，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(guò)程包括：各種增益過(guò)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(jí)系統(tǒng)模型、速率方程模型），自聚焦過(guò)程，倍頻過(guò)程，和頻過(guò)程，四波混頻過(guò)程，Raman放大過(guò)程，大氣湍流引起的熱暈過(guò)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(guò)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(jì)區(qū)(IDE)

□ 簡(jiǎn)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(chǎng)-和遠(yuǎn)場(chǎng)-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(jì)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

□ 多重，獨(dú)立的激光束追跡傳輸

□ 自動(dòng)傳輸技術(shù)控制

□ 薄片增益模型

□ 全局坐標(biāo)系統(tǒng)

□ 任意的反射鏡位置及方位設(shè)置

□ 幾何像差

□ 大Fresnel數(shù)系統(tǒng)模擬

□ Zonal自適應(yīng)光學(xué)模型(Zonal adaptive optics model)

□ 相位共軛(phase conjugation)

□ 極化模型

□ 部分相干光模型

□ ABCD傳輸

□ 光纖光學(xué)和3-D波導(dǎo)

□ 二元光學(xué)(binary optics)和光柵

□ 矢量衍射方法對(duì)高數(shù)值孔徑(NA)物鏡進(jìn)行分析

□ M-平方因子評(píng)價(jià)

□ 相位修正的優(yōu)化

□ 模擬退火優(yōu)化(simulated annealing optimization)

GLAD Pro增加的功能：

□ 非線性光學(xué)：

1.Raman放大，四波混頻(Four-wave mixing)

2.倍頻

3.自聚焦效應(yīng)(self-focusing effects)

□ 激光過(guò)程：

1.速率方程增益模型(rate equation gain)

2.激光起振和Q-switching

□ 優(yōu)化：

1.任意結(jié)構(gòu)的最小二乘優(yōu)化(least squares optimization)

2.使用者自定義評(píng)價(jià)函數(shù)(merit function)

3.任何的系統(tǒng)參數(shù)都能進(jìn)行優(yōu)化

□ 幾何光學(xué)：

1.精密表面配合光線追跡

2.透鏡組的定義和分析

□ 大氣效應(yīng)：

1.Kolmogorov擾動(dòng)

2.熱致離焦(thermal blooming)

典型案例圖示

任意形狀的光闌

S形光纖波導(dǎo)

空間光耦合進(jìn)入光纖

二元光學(xué)元件

剪切干涉儀

大氣熱暈

諧振腔分析

模式競(jìng)爭(zhēng)

調(diào)Q激光器輸出特性