GLAD波动光学仿真软件

什么是GLAD：

GLAD在激光和物理光学的分析设计有它独到的地方，它几乎能对所有类型的激光做模块设计，或对物理光学系统做完整的端点-对-端点的分析处理，还囊括完整的绕射传输，详细的激光增益处理，和许多其他的激光及物理光学效应。

GLAD为Applied Optics Research(AOR)公司的产品，这家公司在激光模型，和物理光学等分析设计软件的开发，已有20年的经验。GLAD为唯一商业化的复杂物理光学设计工具软件，并且广泛的被应用到光学和激光的分析设计领域上，当前全球已有上百家的公司和国家实验室使用这套软件。

GLAD使用复数的振幅来描述波前，并能对光束的整个传输路径做绕射模型。几何光学描光对于图象用途的常规透镜设计已经足够，但是对于处理一般绕射，激光增益，非线性光学，同调和非同调交互作用，以及物理光学效应等等，则非GLAD无法处理。GLAD有两种等级，分别为：GLAD和GLAD Pro。

GLAD的应用领域：

所有使用同调(或部分同调)光源的人可从这个软件得到效益，GLAD已经广泛的被使用到大部份高级物理光学模型，并被应用到商品化激光设计，激光研发实验，稳态和非稳态共振腔设计，暂态激光响应，照相平版印刷术(photolithography)，光束控制的高效率相位平板，绕射效应，和单模及多模态波导。

GLAD浏览：

GLAD具高度弹性，功能强大，和易学易用等特色。使用GLAD能对简单光学系统和高度复杂、多重激光结构做模块化，这个程序的设计目的是用来分析所有光束型态的追迹，和激光型态：囊括绕射，工作介质(active media)，孔径，透镜和镜子，以及像差。

在GLAD中光束的表现方式，为复数数值振幅的方形演算数组，这个复数是用来表现光束强度，和传输光束的电场相位计算结果，这是当前最广泛而且功能最强大的设计技术。一些功能较简单的方法，例如描光，高斯光束传输，ABCD方法，和旋转对称传输方法等等，无论在功率、精确度、或多样性等方面，都无法望其项背。

GLAD的输入方式为简单的文字指令语法，它能做初始参数的定义、光束数目、波长、和其他信息的输入。GLAD指令语法可用来定义光束传输的引发事件，与增益介质的交互做用，孔径的绕射，经过常规光学组件的折射或反射，或其他事件。

GLAD的指令语法也能提供使用者自定变量、副程序、回圈、方程序、以及其他高阶语言结构。

GLAD的能力：

程序码架构：

32-Bit

多线的快速向应，支持双CPU

使用者界面：

会话式指令结构

多重输出窗口

简单文字指令语法

图形显示：

等相，剖面，极化，等高线图

Windows支源Postscript，metafiles(*.wmf)

DOS支源Postscript，HPGL，和HP Laser Jet

宏指令：

代数描述

指令有提供使用者自定变量

具有前置/后-处理界面

详细的文档：

GLAD理论说明

GLAD指令说明

GLAD示范手册

补充示范手册

广泛的例子：

超过90个完整示范

以各式各样的系统做详细说明

GLAD的特色：

集成环境设计区(IDE)

简单或复杂多重激光光束追迹

同调和非同调交互作用

非线性激光增益模型

透镜和镜子：球面镜、圆环体或柱面镜

一般孔径型态

近场-和远场-绕射传输分析

稳态和非稳态共振腔模型

为共振腔设计提供的特殊功能

Seidel, Zernike, 和相位光栅像差分析

平滑乱数波前像差(smoothed random wavefront aberrations)

透镜和镜子数组

变量数组，可达1024x1024

方形数组和可分离的绕射理论

多重，独立的激光光束追迹传输

自动传输技术控制

增益报表

广域作标系统

任意的镜子位置及方位摆设

几何像差

允许高的Fresnel数值

Zonal自适应光学模块(Zonal adaptive optics model)

相位共轭(phase conjugation)

极化模型

部份同调模型

ABCD传输

光纤光学和3-D波导

二元光学(binary optics)和光栅

高数值孔径(NA)物镜的绕射矢量

M-平方的特征化

相位修正的优化

仿真退火优化(simulated annealing optimization)

GLAD Pro增加的特色：

非线性光学：

Raman放大，四光线混合(Four-wave mixing)

倍频

自聚焦效应(self-focusing effects)

激光效应：

变率方程增益(rate equation gain)

激光启动和Q-switching

优化：

任意结构的至少平方优化(least squares optimization)

使用者自定绩效函数(merit function)

任何的系统参数都能进行优化

几何光学：

精密表面配合表面描光

透镜组可被定义和分析

大气效应：

Kolmogorov扰动

热致离焦(thermal blooming)

工作平台：

Windows 3.1, Windows 95, Windows NT

Unix Workstations：Sun, HP700, Cray

注解

工作介质(active media)：这种介质可以生成受激发射

适应光学(adaptive optics)：现代激光技术能生成受绕射限制的光束，以发出高功率光束，但是在传输过程会遇到干扰，主要有三方面：1.光组形变；2.空气流动的不均匀性；3.空气受热(后两项为大气扰动范畴)。设法避免这些干扰的方法称为适应光学。

四光线混合(Four-wave mixing)或四光子混合(four-photon mixing)：1973年出现的一种应用多光子过程的可调谐激光，优点是可调谐的范围很广，从2.0~24.5 um。它的输入为两具可调谐的染料激光，混合过程在碱金属蒸气中进行。

自聚焦效应（self-focusing effects）：一种非线性光学现象，有许多物质在提高光强度后折射率随之提高，按几何光学，外缘光将向内偏，而且偏后光更加强向内偏，终于形成自聚焦现象。

自离焦效应或热致离焦(thermal blooming)：一种非线性光学现象，强光在非线性介质中所生热效应足以使其附近折射率变低