前言
42M3c& @P qM)^]2_- 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。
Jx]`!dP3 lz>hP 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。
6*E 7} 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。
VQyDd~Za BshS@"8r 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。
(Jm_2CN7X 3c)LBM 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。
6O }r4* 不当之处，敬请指正！
B!Y;VdX f XN;N&I LS`Gg7]S 目录
4s~ o
前言 2
&AzA0r&, 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
X!m/I
i$q 2、带有反射壁的空心波导 7
BmZd,}{ 3、二元光学元件建模 14
;] gph)2cd 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
+ q1@,LxN 5、大气像差与自适应光学 26
{r"HR%*u 6、热晕效应 29
28-@Ga4 7、部分相干光模拟 34
8r5j~Df 8、谐振腔的
优化设计 43
QL3%L8 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
vCJjZ%eO%D 10、非稳环形腔模拟 53
s<myZ T$ 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
F=cO=5Iz 12、体全息模拟 63
6i%)'dl 13、利用全息图实现加密和解密 68
Kxg09\5i 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
Gh j[nsoC~ 15、拉曼放大器 80
cla4%|kq3Y 16、瞬态拉曼效应 90
Wl1%BN0> 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
_\[Zr.y 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
yuND0,e 19、光学参量振荡器 109
/)|*Vzu 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
G 2mv6xK' 21、ZIG-ZAG放大器 122
}Vt5].TA 22、多程放大器 133
{_ocW@@ 23、调Q激光器 153
)|:| .`H 24、
光纤耦合系统仿真 161
W6Hiqu+ 25、相干增益模型 169
+f+\uObi: 26、谐振腔往返传输内的采样 181
)Aj~ xA 27、光纤激光器 191
F](kU#3"S %9IM|\ulp GLAD案例索引手册
?wm r~j Cu}Rq!9i 目录
M$w^g8F27H 8g<3J-7Mm 目 录 i
sGV%O=9?2 
b747 eR 7E GLAD案例索引手册实物照片
Lm8 cY GLAD软件简介 1
Ji=E 1R Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
419t"1b Ex1a: 基本输入 2
djk Ex1b: RTF命令文件 3
2rA`y8g(L Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
c1c0b|B!U Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
`jP6;i Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
P", 53R+" Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
rXA7<_V g Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
]R0^
}sI Ex3: 单位选择 7
R!:1{1 Ex4: 变量、表达式和数值面 7
gbF.Q7?$u Ex5: 简单透镜与平面镜 7
)=~1m85+5B Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
|g @1qXO3 Ex7: mirror/global命令 8
F$)Ki(m q Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
Tmq:,.^ } Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
TN&1C8 xr Ex8b: 离轴单抛物面 12
't
wMvm Ex8c: 椭圆反射镜 12
Q+S>nL!*#1 Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
GeE|&popO Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
x }-r Ar Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
FX\ -Y$K Ex10: 宏、变量和udata命令 17
p 3X > Ex11: 共焦非稳腔 17
N~SG=\rP;o Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
Dk:Zeo]+my Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
P\SE_ *& Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
,rQznE1e Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
/+%1Kq.hP Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
fY \QI
= Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
R7+k=DI Ex13: 相位像差 20
--y .q~d Ex13a: 各种像差的显示 21
R:=i/P/ Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
lepgmQ| oY Ex14: 光束拟合 23
%A?Ym33 Ex15: 拦光 24
;[&g` %-H< Ex16: 光阑与拦光 24
je.mX /Lpj Ex17: 拉曼增益器 25
IS"UBJ6p Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
,_p_p^Ar\4 Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
zf#V89!]C" Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
H+F'K
XP*K Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
\S3C"P%w Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
$K Krl Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
&%rX RP Ex24: 大气像差与自适应光学 31
+\SbrB P Ex24a: 大气像差 32
Z{ &PKS Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
w C;N*0Th Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
R|Y)ow51 Ex25: 地对空激光通讯系统 32
Es1Yx\/: Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
Po Q@9
A Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
VMsAT3^w Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
bNj| GIf Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
)N<>L/R 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
x-Yt@}6mvl Ex28: 相位阵列 35
Jt@7y"< Ex28a: 相位阵列 35
Rax}r Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
WnU"&XZ Ex29: 带有风切变的大气像差 35
(:-=XR9A` Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
n ~k;9 ` Ex31: 热晕效应 36
$U3s:VQ ' Ex31a: 无热晕效应传输 37
4>gk XfTF Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
|v:8^ C7 Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
2 ES .)pQ Ex32: 相位共轭镜 37
n"$D/XJO Ex33: 稳定腔 38
R2-OT5Ej Ex33a: 半共焦腔 38
s9zdg"c' Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
Ju Kj Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
9["yL{IPe Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
rQ
LNo, Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
/\ (0@To Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
3L/>=I{5
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
8 }nA8 J Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
#P<v[O/r A Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
Hi|' Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
esWgYAc3 { Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
FX4](oM Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
+(QGlRd Ex33l: 谐振腔耦合 43
bw ' yX Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
-aXV}ZY" Ex34: 单向稳定腔 45
!z VuO*+ Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
Kw+?Lowp Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
L00,{g6wqb Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
JY~s-jxa Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
*4dA(N\k" Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
#92 :h6 Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
'cu(
Sd} Ex36: 有限差分传播函数 57
A!x_R {,yH Ex36a: FDP与软孔径 58
%DbL|;z1 Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
>x eKO 2o Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
L Lm{:T7 Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
|JtdCP{ Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
8yF15 [' Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
b Bb$0HOF Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
,yNPD}@v> Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
{|O8)bW' Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
D
N GNc Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
}[SWt3qV1 Ex38: 剪切干涉仪
o5-oQ_ j 62
Ky[/ 7S5E Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
=;9Wh!{ Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
g~S>_~WL Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
LsS/Sk Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
kVCS FF* Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
u I}S9 Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
z;xp1t @ Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
DyD#4J)E Ex46: 光束整形滤波器 68
c 5+oP j Ex47: 增益片的建模 68
tz4MT_f Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
qH: `
O%, Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
By]XD~gcP Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
fILINW{Yk) Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
><mZOTn e; Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
FVPhk 2 Ex48: 倍频 70
C7dy{:y` Ex49: 单模的倍频 71
$6L gaz Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
h
\hQ Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
V<$g^Vb Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
rW0# 6 Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
u -=S_e Ex52: 锥像差 72
G|Yw
a = Ex53: 厄米高斯函数 74
d+[yW7%J Ex53a: 厄米高斯多项式 75
$]<C C ` Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
VL QDktj& Ex54: 拉盖尔函数 75
'>^ +_|2 Ex55: 远场中的散斑效应 75
sU^2I v\% Ex56: F-P腔与相干光注入 75
UeIu
-[R Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
"WdGY*r Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
ID
& Iz Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
#UG| \}Lp Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
/pan {.< k Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
E{[c8l2B Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
s^TF+d?B Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
};o6|e:2E Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
bHH{bv ~Z Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
CkE@ Ll3Z Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
TG8QT\0G Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
^0_ *AwIcN Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
<W2}^q7F^ Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
iA3d[%tBb Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
{a.{x+!5I- Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
~
'
81 Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
_A|1_^[G( Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
yH#zyO4fD- Ex60a: 对散焦的简单优化 80
`<i|K*u Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
Q6 @}t&k4C Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
=u QCm# Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
UK*+EEv Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
sesr`,m., Ex61: 对加速模型评估的优化 82
M7-piRnd4 Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
0AP wk
} Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
H0Qpc<Z4/ Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
5V!L~# Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
Z#BwJHh Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
%H75u 6 Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
lEIX,amwa Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
&Y%Kr`.h Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
pN6!IxN$ Ex67a: 六边形透镜阵列 88
/ tM<ois* Ex67b: 矩形透镜阵列 88
v|t_kNX;v* Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
#F@5 3N Ex67d: 矩形柱透镜 88
8+{WH/}y8 Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
^)<>5.%1'' Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
[X0Wfb}{ Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
W Y_}D!O Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
4j|]=58 Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
eUPG) { " Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
'uBXSP# Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
-B fZ P5 Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
FiMP_ y*S Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
ks< gSCB Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
`Jhu&MWg Ex69c: 速率方程与单步骤 92
7r 07N' Ex69d:
半导体增益 92
7D\#1h Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
1v!Xx+} Ex69f: 速率方程的数值举例 93
uy)iB'st& Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
{LYA?w^GT Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
fp|!LU Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
/1:`?% ,2 Ex69j: 稳态速率方程的解 93
Iz,a
Hrq Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
*X +T>SKL Ex70: Udata命令的显示 93
<use+C2 Ex71: 纹影系统 94
7\@[e, ^9 Ex72: 测试ABCD等价系统 94
d y N`9 Ex73: 动态存储测试 95
fT [JU1 Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
_;3xG0+ Ex75: 锥面镜 95
PeEf=3 Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
|V bF&*v` Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
YdX#` Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
o7S,W?;=5
Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
TzmoyY Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
0 M(\ xO 。。。。后续还有目录
,u7: l 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
b<};"H0a Bi/=cI 
