前言
T
pk SY`T afEa@et' GLAD是由美国Applied Optics Research（AOR）公司开发的一款专业的物理
光学软件，特别适用于
激光领域各种光学现象的仿真和评估！软件的开发者George Lawrence教授长期在光学领域排名NO.1的美国亚利桑那州立大学任教，在物理光学特别是激光领域拥有三十多年的研究经验。目前GLAD软件已经被国内外众多研究机构和公司作为仿真评估工具广泛使用。
Z'JS@dV @p+;iS1} GLAD使用复振幅来描述光束，采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析，几乎能对所有类型的激光系统进行分析，或对物理
光学系统做完整的端-对-端的分析处理，还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。
nVb@sI{{k GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。
|W">&Rb<t# 7~/ cz_ GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种
透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟。
<\aeC2~M | "3<\$[ 为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能，熟悉GLAD的使用，本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读，希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。
\c=I!<9 不当之处，敬请指正！
L x^ eaP5 ?{{w[U6NE T # \ 目录
X*8y"~X|vq 前言 2
0s#72 }n 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
tgK
I 2、带有反射壁的空心波导 7
m~ tvuz I 3、二元光学元件建模 14
sHP -@ 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
]A#lV$ 5、大气像差与自适应光学 26
Sq o+cZ 6、热晕效应 29
-4a9 BE". 7、部分相干光模拟 34
WSkGVQu 8、谐振腔的
优化设计 43
kN1MPd4Yh 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
':'g!b`/ 10、非稳环形腔模拟 53
E$e7(D 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
^QB[;g.O 12、体全息模拟 63
|?` 5 ~f 13、利用全息图实现加密和解密 68
Y?Vb gOM) 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
) *,/L < 15、拉曼放大器 80
Y?T{>"_W 16、瞬态拉曼效应 90
R?2sbK4Cz 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
a^|DD#5 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
(!os &/", 19、光学参量振荡器 109
o \AnM5 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
7io["zW 21、ZIG-ZAG放大器 122
Ac7^JXh% 22、多程放大器 133
]rmBM 23、调Q激光器 153
1gEH~Jmj 24、
光纤耦合系统仿真 161
Y Y:Bw W: 25、相干增益模型 169
c8qr-x1HG 26、谐振腔往返传输内的采样 181
(
?V`|[+u 27、光纤激光器 191
L+%"e w TOYK'|lwM GLAD案例索引手册
]Z JoC!u P:q mg"i@3 目录
6 K $mW YdY-Jg Xm 目 录 i
wucdXj{% 
bQAznd0 GLAD案例索引手册实物照片
mYBEjZ B GLAD软件简介 1
7p&jSOY Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
;|N:F G Ex1a: 基本输入 2
BxY t*b% Ex1b: RTF命令文件 3
g8) ,$:Uw Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
[}X|&` 'i Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
<_tmkLeZf Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
c w;wv+|k Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
3P>gDQP Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
0ju1>.p Ex3: 单位选择 7
q>q:ZV Ex4: 变量、表达式和数值面 7
*OVB;]D3+ Ex5: 简单透镜与平面镜 7
<3YZ0f f> Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
k_=SDm a Ex7: mirror/global命令 8
&dtk&P{ Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
|Td+,>, Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
ajbe7#} Ex8b: 离轴单抛物面 12
HDyf]2N*N Ex8c: 椭圆反射镜 12
od ;-D~ Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
K,f:X g!: Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
mgxIxusR Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
JFq
wC=- Ex10: 宏、变量和udata命令 17
`h}eP[jA Ex11: 共焦非稳腔 17
? @V R%z Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
$o6/dEKQ Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
X/ ]@EF Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
f49kf** Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
T}~TW26v Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
H/8^ Fvd Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
^ -;S&= Ex13: 相位像差 20
\}-4(Xdaq Ex13a: 各种像差的显示 21
I8*VM3 Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
G#iQ X` Ex14: 光束拟合 23
&9k~\;x Ex15: 拦光 24
4" @<bKx Ex16: 光阑与拦光 24
4Nm >5*] Ex17: 拉曼增益器 25
?0b-fL^^+l Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
z,HhSW?&^ Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
L
aTcBcI Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
-luQbGcT3 Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
"SF0b jG9C Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
t2&kGf" Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
K/4@ 2vF Ex24: 大气像差与自适应光学 31
vwR_2u Ex24a: 大气像差 32
>WLPE6E Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
?z
,!iK` Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
w+o5iP LX Ex25: 地对空激光通讯系统 32
Tw~R-SiS`s Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
M 8^ID # Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
9rB3h`AVF Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
FOaA}D `] Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
5f0M{J,KC Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
\u=d`} E Ex28: 相位阵列 35
~f QrH %@ Ex28a: 相位阵列 35
$CcjuPsK Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
<,.$U\W Ex29: 带有风切变的大气像差 35
9t! d.} Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
j:9M${~ Ex31: 热晕效应 36
pDQ
f(@ M[ Ex31a: 无热晕效应传输 37
6iFlz9XiI Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
-oD,F
$Rb Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
s"L&y <?) Ex32: 相位共轭镜 37
&lc@]y8 Ex33: 稳定腔 38
OqGp|` Ex33a: 半共焦腔 38
sA0 Ho6 Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
AR"2?2<mJ7 Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
m l`xLZN>L Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
^0,}y]5p Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
_K5<)( ) Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
xL* psj Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
tldT(E6
Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
.[= {Yx0!I Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
UB o0c?,4 Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
7KtU\u Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
tX*@r Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
o Rfb4+H& Ex33l: 谐振腔耦合 43
SX3'|'- Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
EPo)7<|> Ex34: 单向稳定腔 45
~Nh6po{ Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
D2e-b Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
A#>wbHjWF Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
]+lT*6P* Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
hz D)yf Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
L
K&c~
Uy Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
}gSoBu Ex36: 有限差分传播函数 57
Urni JB] Ex36a: FDP与软孔径 58
bGh&@&dHr Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
g
pciv Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
m:_#kfC&K" Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
s/1r{;q Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
YznL+TD Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
3 s\UU2yr Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
%p7
?\> Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
mR}8} K]L
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
b:1B
> Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
01Jav~WR Ex38: 剪切干涉仪
Kq 7r+ A 62
? Fqh
i Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
)Rr6@o Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
]t[%.^5# Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
{/[@uMS_6] Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
QW..=}pL Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
o!xCM:+J Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
=i~
= |K! Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
@Y~gdK Ex46: 光束整形滤波器 68
'O%*:'5k Ex47: 增益片的建模 68
V``|<`!gd Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
St; 9&A Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
/X8a3Eqp9 Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
S iNgV\('U Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
!&%KJS6p4 Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
V7$ m.P#uM Ex48: 倍频 70
cGE{dWz Ex49: 单模的倍频 71
l4gH]!/@ Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
p 5In9s Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
u7!gF&tA Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
6>?qBWW Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
NbWEP\dS'z Ex52: 锥像差 72
$`xpn#l z Ex53: 厄米高斯函数 74
oy[s])Tg Ex53a: 厄米高斯多项式 75
Zl_sbIY Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
5|0}bv O Ex54: 拉盖尔函数 75
n%r>W^2j Ex55: 远场中的散斑效应 75
'[r: pwE Ex56: F-P腔与相干光注入 75
_d!sSyk` Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
U& GPede Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
8hV]t'/; Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
U/c+j{= ~ Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
d 6Y9D=O
Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
->#wDL!6 Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
%>&~?zrq Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
J5b3r1~D"[ Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
yCz"~c Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
mI2Gs) SO Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
ZW M:Wj192 Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
h5{//0 y Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
!fs ~ > Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
D[W `
q#W Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
*b;)7lj0h Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
E[hSL#0 Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
fe\'N4 Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
I
N@ ~~ Ex60a: 对散焦的简单优化 80
\,v^ v]| Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
mAH7; u< Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
`LH 9@Z{ Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
6l|L/Z_6 Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
)^UqB0C6^ Ex61: 对加速模型评估的优化 82
!/`AM<`o Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
VK4UhN2 Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
\ ;%D;3Au Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
wz+mFf Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
Sw$&E Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
QVn2`hr Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
2 U%t Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
`B?+1Gv Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
)~P<ruk>,C Ex67a: 六边形透镜阵列 88
Ym%# " Ex67b: 矩形透镜阵列 88
q2k }bb + Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
/&?ei*z Ex67d: 矩形柱透镜 88
2C 0j.Ib Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
\>T1&JT Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
z@~Z Mk Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
JA W7Y:XB Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
&WCVdZK: Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
2!f'l'} Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
:A#'8xE/ Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
;8F6a:\v Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
,:.8s>+i Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
Wb FCj0 Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
ABE EJQ Ex69c: 速率方程与单步骤 92
823y; Ex69d:
半导体增益 92
Q0 PqyobD Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
q9zeN:>< Ex69f: 速率方程的数值举例 93
9( &$Gwi Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
cB;DB) 0P Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
R^E-9S\@ Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
o W7;t Ex69j: 稳态速率方程的解 93
VuBi_v6 Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
Kd#64NSi$A Ex70: Udata命令的显示 93
v@X [0J_8 Ex71: 纹影系统 94
Z,3CMWHg Ex72: 测试ABCD等价系统 94
D -e^b'l Ex73: 动态存储测试 95
ZZL%5{ w_
Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
<^Q `
y Ex75: 锥面镜 95
Y 5>' (A> Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
rI:]''PR Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
' ]Km%uwL Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
yC }x6xG Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
XF4NR s Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
7")& njQ/x 。。。。后续还有目录
i;)r|L `V? 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
Qe<c@i" 7
dG _E]&
