激光分析设计软件:GLAD

        GLAD为商业化的物理光学设计工具软件，主要的应用领域为光学和激光的分析设计，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，照相平版平印刷术，光束控制的高效率相们平板，绕射效应，单模及多模态波导等等
          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，目前全球已有上百家的公司和国家实验室使用这套软件。   
      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，和许多其它的激光及物理光学效应。
       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。几何光学描光对于影像用途的传统透镜设计已经足够，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进阶物理光学模型，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，瞬时激光响应，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。　   
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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，这是目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、和其它数据的输入。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，经过传统光学组件的折射或反射，或其它事件。   
GLAD的指令语法也能提供使用者自定变量、子程序、循环、方程式、以及其它高级语言结构

GLAD对于系统的模拟一般可以分为以下几个步骤：
（1）环境初始化，内存和CPU的分配，变量类型的声明，以及是否写屏（即：命令语句在执行过程中是否显示在屏幕上）等；
（2）光束初始化，主要是定义采样阵列大小、采样点间隔，系统工作波长以及光束的初始分布等；
（3）建立系统的物理模型，通常采用宏结构，相当于子程序。以谐振腔分析为例，这一步骤主要是指创建一个宏命令来表征光束在谐振腔内一个往返传输过程。
（4）运行系统的物理模型，通常指运行多次宏结构。
（5）对运行结果进行分析，可以将其在GLAD中以各种形式的图表示出来，也可以将需要的数据保存起来供其他程序调用处理。
以下以无源谐振腔的分析为例，具体审查一下以上所说的几个步骤，谐振腔结构如图所示：

（1）环境初始化
variab/dec/int pass #设置变量类型
（2）系统模型建立，以宏的方式体现
macro/def reson/o #宏名称定义
pass = pass + 1 # increment pass counter 往返次数自加
prop 45 # propagate 45 cm. 传输45cm
mirror/sph 1 -50 # mirror of 50 cm. Radius 到达球面镜
clap/c/n 1 .14 # .14 cm. radius aperture 设置球面镜的大小
prop 45 # propagate 45 cm. along beam 光束经反射后继续传输45cm
mirror/flat 1 # flat mirror 遇到平面反射镜
variab/set Energy 1 energy # set variable to energy value 将光束的能量存在变量Energy中
Energy = Energy - 1 # calculate energy difference 计算光束能量的变化量，以便下面用作收敛与否的判断依据
udata/set pass pass Energy # store energy differences 储存光束能量的变化量
energy/norm 1 1 # renormalize energy 光束能量进行归一化
plot/l 1 xrad=.15 # make a plot at each pass 每一程对光束的分布作图
macro/end #宏定义结束
（3）光束初始化
array/set 1 64 # set array size 设置采样矩阵大小
wavelength 0 1.064 # set wavelengths 设置波长
units 1 .005 # set .005 cm sample spacing 设置采样间隔
resonator/name reson # set name of resonator macro 设置谐振腔名字
resonator/eigen/test 1 # find resonator properties 寻找本征值
resonator/eigen/set 1 # set surrogate beam to eigen mode 将拟合光束设置为本征模
clear 1 0 # clear the array 光束初始化为0
noise 1 1 # start from noise 从噪声开始
energy/norm 1 1 # normalize energy 能量归一化
pass = 0 # initialize pass counter 往返次数初始化为0
（4）运行物理模型
reson/run 100 # run resonator 100 times 宏运行100次
（5）数据分析以及处理
title Energy loss per pass #设置图形的标题
plot/watch plot1.plt # set plot name 设置图形窗口的名称
plot/udata min=-.05 max=.0 # plot summary of eigenvalues 设置横坐标范围
title diffraction mode shape #设置图形的标题
set/density 32 # set plot grid to 32 x 32 设置网格密度
set/window/abs -.05 .05 -.05 .05 # set plot window设置图形窗口大小
plot/watch plot2.plt # set plot name设置图形窗口的名称
plot/iso 1 # make an isometric plot 作图

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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进阶物理光学模型，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，瞬时激光响应，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原厂长短期培训班：

课程时间：2012年6月27日（三）-29日（五）AM9:00-PM4:00

课程地址：上海南华庭酒店三楼会议室（上海市徐汇区中山西路2525号）


学员通过课程可获得对衍射，光学传输，激光增益，波导和非线性光学元件直观的了解，可以学习到重要的数值建模。课程包括基本的理论讲授，实际案例的深入讨论及通过上机操作进行解决问题等结合。

这个课程是GLAD基础入门课程。当系统要考虑到衍射，增益，非线性作用和相干等影响时，可用GLAD进行模拟这些物理光学效应。本课程不要求学员此前用过GLAD软件，但是需要学员具备光学或者激光的一些基本的知识。

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