前言
-8sm^A>C yZ
{H 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。
u "rK5' W/z\j/Rgc 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。
OYcf+p"<\ 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。
RYU(z;+0p ?y.q<F) 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。
7@[3]c<= mI55vNyer 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。
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NKz- 不当之处，敬请指正！
jf t%\sY v&B Kl k=t\ 目录
: K%{?y 前言 2
. '3&!#3 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
PUMh#^g} 2、带有反射壁的空心波导 7
q#fj?` k 3、二元光学元件建模 14
#St=% ! 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
z tS P4lW 5、大气像差与自适应光学 26
,vfi]_PK 6、热晕效应 29
it=4cHT 7、部分相干光模拟 34
s|7(VUPL 8、谐振腔的
优化设计 43
B 7:8%r/ 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
g.AMCM?z 10、非稳环形腔模拟 53
}E=:k&IDPB 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
%O 5
k+~9 12、体全息模拟 63
dX AKk[uf 13、利用全息图实现加密和解密 68
"CYh"4]@rD 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
v 4@ =>L 15、拉曼放大器 80
EN lqoj1 16、瞬态拉曼效应 90
!Vtt.j &4 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
owClnp9K 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
V=<OV]0 19、光学参量振荡器 109
/*5t@_0fe 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
y`"b%P)+T 21、ZIG-ZAG放大器 122
!olvP*c" 22、多程放大器 133
gu+c7qe 23、调Q激光器 153
OiB*,TWV 24、
光纤耦合系统仿真 161
gTz66a@i 25、相干增益模型 169
R[eQ}7;+ 26、谐振腔往返传输内的采样 181
\3P.G S{l 27、光纤激光器 191
{}Y QB'} <8U qV.& GLAD案例索引手册
ld~8g,
:e- &, K 目录
eyS V -f{ hZ0p /Bdv 目 录 i
lO482l_t 
>|<8Qom D GLAD案例索引手册实物照片
3 y!yz3E GLAD软件简介 1
[@Hv, Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
/0(2PVf
y Ex1a: 基本输入 2
]h0Fv-[A Ex1b: RTF命令文件 3
K&(}5`H 0= Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
IY @) Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
&KfRZ`9H Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
]=A=VH& Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
JTcK\t8 Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
>G`=8Ku Ex3: 单位选择 7
6d~[M y Ex4: 变量、表达式和数值面 7
S>~QuC MY Ex5: 简单透镜与平面镜 7
h1 \)_jxA Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
QJFx/zU Ex7: mirror/global命令 8
uq;,h46 ki Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
b* 4[)Yg4 Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
"65@8xt== Ex8b: 离轴单抛物面 12
D:Zpls . Ex8c: 椭圆反射镜 12
?}*A/-Hx0U Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
l6b3i
v, Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
!ndc
<], Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
c nAwoTt4 Ex10: 宏、变量和udata命令 17
$ KL5Z#K Ex11: 共焦非稳腔 17
XcJ'w Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
,RFcR[ak Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
[3`T/Wm Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
EUdu"'=4a Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
=re1xR!E5 Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
<Sn5ME<* Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
@F_#d)+%> Ex13: 相位像差 20
z n5 Ex13a: 各种像差的显示 21
0dhJ# [Y Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
5q[0;`J Ex14: 光束拟合 23
zR)|%[sWwQ Ex15: 拦光 24
9W QC\/w Ex16: 光阑与拦光 24
Y7R"~IA$ Ex17: 拉曼增益器 25
jyF0as b Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
L|G!of[8n Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
z^
+CD- Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
>V:g'[b Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
PezUG{q( Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
<a *X&P Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
/>fy@nPl| Ex24: 大气像差与自适应光学 31
B\&;eZY'G Ex24a: 大气像差 32
+r)'?zU Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
N7 j Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
Xz5 aTJ& Ex25: 地对空激光通讯系统 32
CQfrAk4mu Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
D %cWw0Oq Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
m3]|I(]`Xe Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
m`UNdFS Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
d,au&WZ;_ 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
0 A[p3xE\ Ex28: 相位阵列 35
juuBLv Ex28a: 相位阵列 35
0N.tPF} Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
E" iH$NN Ex29: 带有风切变的大气像差 35
eW)(u$C|qL Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
X ^> o/U Ex31: 热晕效应 36
Ak%M,``(L Ex31a: 无热晕效应传输 37
cOra`7L` Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
h+|3\>/@9{ Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
*&B1(&{:V Ex32: 相位共轭镜 37
fA Wjk&9 Ex33: 稳定腔 38
s}A)sBsaP3 Ex33a: 半共焦腔 38
rAD5n, M] Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
Nd/iMV6V; Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
l|-1H76 Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
]B0 >r^ Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
haW8zb0z Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
4R\bU"+jZ_ Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
~T<#HSR` Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
MrjET!`.jC Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
Nt MK+y Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
M*| y&XBe Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
^a|$z$spf Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
}.|\<8_ Ex33l: 谐振腔耦合 43
cH6ie?KvAo Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
k %#`{#n i Ex34: 单向稳定腔 45
4 8M)A Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
ZC3b9:tk Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
i](,s. Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
Y."ujo #bB Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
G5Y5_r6Gu Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
w.J[3 m/ Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
vTjgW ?9 Ex36: 有限差分传播函数 57
(r`+q[ Ex36a: FDP与软孔径 58
49}yw3- Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
OlhfBu)~ Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
WZ5[tZf Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
k|-`d Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
6cSMKbgZJ Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
Z$0r+phQk= Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
(6z^m?t? Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
hN c;, 13 Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
"^gZh3 Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
+V1EqC * Ex38: 剪切干涉仪
,5'L bO- 62
# /@U|g Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
l?(nkg["nY Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
dv-yZRU: Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
Jl&bWp^3 Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
G ;V@oT Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
@B
~! [l Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
_~_04p Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
PC/fb-J Ex46: 光束整形滤波器 68
Y32F { z Ex47: 增益片的建模 68
r w FR5 Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
8, YF>O& Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
i9k7rEW^ Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
B Hn`e~ Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
V P\HPSp Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
KM 4w{ Ex48: 倍频 70
#NNj# Ex49: 单模的倍频 71
xPb;_~ Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
>h<eE v/ Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
;|w & n Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
m(n lu Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
!$A Vl MnJ Ex52: 锥像差 72
KoiU\r Ex53: 厄米高斯函数 74
SDiZOypS Ex53a: 厄米高斯多项式 75
jd l 1Q<Z Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
/V~L:0% Ex54: 拉盖尔函数 75
(U2G " Ex55: 远场中的散斑效应 75
= Ii@-C Ex56: F-P腔与相干光注入 75
swG^L$r` Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
8_>\A=
E
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
=b32E^z, Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
riZFcVsB Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
@iUzRsl Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
cZ|D!1% Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
>?'q P ] Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
`NXyzT`:K Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
|_F- Abk Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
&[*_ - Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
yr&oJYM Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
GWjKZ1p Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
8 jqt=}b Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
kBIF[.v(\ Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
h\'GL(?DBI Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
FO_nS Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
#lltXqvD? Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
rZu_"bcJ Ex60a: 对散焦的简单优化 80
k }ps-w6: Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
98Srn63O Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
2-llT Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
<tf4j3lwH Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
{,IWjt &> Ex61: 对加速模型评估的优化 82
X$ /3 Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
GOJi/R.{ Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
\2_>$:UoV Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
>]:R{1h Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
PC \Xm,, Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
Ep 5lm zg Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
+D?d)lK Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
{Hp?rY@ Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
]~WP ;o Ex67a: 六边形透镜阵列 88
bIp;$ZHy`K Ex67b: 矩形透镜阵列 88
IL.Jx:(0 Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
pC8(>gV<h
Ex67d: 矩形柱透镜 88
:U)e
8 Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
7S]
h:q%% Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
N#7 ] xL Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
eoEb \zJ Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
eVU:.fx Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
,;/4E Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
<g*rTqT' Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
fEVuH] Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
) V@qH] Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
++&F5'?g Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
'Dat.@j Ex69c: 速率方程与单步骤 92
> 7;JZuVo Ex69d:
半导体增益 92
*}/xy
SH3 Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
iS=T/<|? Ex69f: 速率方程的数值举例 93
X[@>1tl Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
I.KYWs Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
'/sc `(`:0 Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
^iV@NVP Ex69j: 稳态速率方程的解 93
LrPD pTd Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
3M%EK2 , Ex70: Udata命令的显示 93
%i.|bIhmm Ex71: 纹影系统 94
:[ITjkhde0 Ex72: 测试ABCD等价系统 94
8OBvC\% Ex73: 动态存储测试 95
V ?_%Y<|L Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
Q@$ 1!9m Ex75: 锥面镜 95
]ei] )
JI Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
Lvp/} /H/ Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
+Og O<P Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
+uT=Wb \ Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
_I8-0DnOM Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
iGha pD 。。。。后续还有目录
L 1F){8[ 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
E_H1X'|qS4 SQ.4IWT(hR
