前言
?nSp?m; Z
a1|fB 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。
*u4X<oBS* <C96]}/ ? 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。
i7FR78^ 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。
68GGS`& - T kd@ 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。
< ^q" 31f ~q |e];tA 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。
PXu<4VF 不当之处，敬请指正！
wfTv<WG,.E hYv 6-5_ tP(bRQ> 目录
/\$|D&e
前言 2
p}zk&` 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
-Fc# 2、带有反射壁的空心波导 7
"Xs Y~ 3、二元光学元件建模 14
%+B-Z/1} 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
6')SJ*|yS 5、大气像差与自适应光学 26
vMdhNOU 6、热晕效应 29
^W[`##,{Od 7、部分相干光模拟 34
jL S]^| 8、谐振腔的
优化设计 43
W
(c\$2` 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
O8N0 ]Mz 10、非稳环形腔模拟 53
la{uJ9Iw@} 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
`b`52b\6S 12、体全息模拟 63
*]{I\rX 13、利用全息图实现加密和解密 68
St&H E: 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
~(L + 4] 15、拉曼放大器 80
%c/"A8{ eb 16、瞬态拉曼效应 90
y* Q-4_%, 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
9.#R ?YP$ 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
R/cq00g 19、光学参量振荡器 109
I5O H=,y` 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
YIUm Cx0a 21、ZIG-ZAG放大器 122
_"bvT? | 22、多程放大器 133
9l_?n@ 23、调Q激光器 153
r_sl~^* : 24、
光纤耦合系统仿真 161
0Ilvr]1a4 25、相干增益模型 169
F8;4Oj 26、谐振腔往返传输内的采样 181
s l
@6 27、光纤激光器 191
HtYR 0J R{A/ +7! GLAD案例索引手册
poFjhq
/#( 9,> Y 目录
"(&`m uIc ayz1i:Q| 目 录 i
WzbN=&
C]h 
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O >:n GLAD案例索引手册实物照片
kR?n%`&k GLAD软件简介 1
S,v >*AF Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
n( O p< Ex1a: 基本输入 2
V goKi Ex1b: RTF命令文件 3
'wV26Dm Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
(Mi OrzT Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
G/44gKl Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
Tm.w+@ Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
WR EGRy Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
8vo7~6yy Ex3: 单位选择 7
0M2+?aKif Ex4: 变量、表达式和数值面 7
bO%ck-om! Ex5: 简单透镜与平面镜 7
Pm;*Jv% Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
bJ!f,a '/ Ex7: mirror/global命令 8
<[l}^`IC^4 Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
1K lu]J% Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
>M85xjXP Ex8b: 离轴单抛物面 12
S %#Mu| Ex8c: 椭圆反射镜 12
Eakjsk Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
0%j; yzQ< Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
abP?Dj& Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
48 rYs} Ex10: 宏、变量和udata命令 17
,.MG&O Ex11: 共焦非稳腔 17
J
uKaRR~ Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
c}s 3c
>`d Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
lS*.?4zX Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
3edK$B51; Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
5 g7}A` Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
{j*+:Gj0V Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
*.Hnt\4| Ex13: 相位像差 20
7B"aFnK;[J Ex13a: 各种像差的显示 21
R! xc $`N Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
` &7? +s Ex14: 光束拟合 23
qZ1PC> Ex15: 拦光 24
Q_Sq uuk Ex16: 光阑与拦光 24
:u 93yH6~8 Ex17: 拉曼增益器 25
c4W "CD;D Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
PP|xIAc Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
w`f~Ht{wYR Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
R$`T"C" Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
*9^k^h(r&4 Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
,{t!->K Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
g&5VorGx Ex24: 大气像差与自适应光学 31
<W kLwP3^ Ex24a: 大气像差 32
%'5 wwl Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
WLFzLW=PD Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
rVmO/Y#Hx$ Ex25: 地对空激光通讯系统 32
(I
g
*iJ%2 Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
h0}-1kVT^ Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
7@]hu^)rry Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
-8e tH& Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
t2 <(by! 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
R_DQtLI Ex28: 相位阵列 35
C,. {y`s' Ex28a: 相位阵列 35
u:?RdB}B_@ Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
h Uc |Xm Ex29: 带有风切变的大气像差 35
`?m(Z6' Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
?id^v 7d Ex31: 热晕效应 36
r${a
S@ F Ex31a: 无热晕效应传输 37
|REU7?B Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
k Er7,c Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
m!if_Iq Ex32: 相位共轭镜 37
vUA`V\ Ex33: 稳定腔 38
yY|U}]u!V Ex33a: 半共焦腔 38
:g_ +{4 Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
-7Wmq[L / Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
cH ?]uu( Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
<{j9|mt Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
e@Y R/I8my Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
=z.AQe+ Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
'KG`{K$ Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
V4D&&0& n Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
G9Ezm*I;: Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
4f5$^uN$qA Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
r&;AG@N/ Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
' 'N@ <| Ex33l: 谐振腔耦合 43
@^@-A\7[KO Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
E ..[F< 5 Ex34: 单向稳定腔 45
c8M N o'h Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
X_2I4Jz]6 Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
&*~
WK Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
Uy=eHwU?J Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
un=)k; oh Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
*z~Y *Q0
Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
'@bA_F( Ex36: 有限差分传播函数 57
V;=T~K|)> Ex36a: FDP与软孔径 58
t~`Ef Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
u@Lu.t!], Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
h J :+*46 Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
52,a5TVG Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
.>e~J+oL Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
0fNBy^(K Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
HIAd"}^ Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
ufOaD7 Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
wVTo7o%U Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
Sl#XJ0 g Ex38: 剪切干涉仪
ebchHnOd 62
49 D*U5o Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
2}A V_]] Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
{iv=KF_S_ Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
B#}RMFIj Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
A J /_l; Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
_ev^5`>p/ Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
FtX Eudk Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
HT'dft # Ex46: 光束整形滤波器 68
#S5vX<"9 Ex47: 增益片的建模 68
[+GG Wo Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
KqQrxi?f- Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
!p2&$s"N. Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
)m U)7@! Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
\wd~ Y Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
+?p ;,Z%5 Ex48: 倍频 70
\BDNF< _ Ex49: 单模的倍频 71
h) rHf3: Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
%-dGK)? Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
]!QeJ 'BLM Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
T&%>/7I> Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
&uM?DQ`o8 Ex52: 锥像差 72
@`{UiTN X` Ex53: 厄米高斯函数 74
mP-+];gg Ex53a: 厄米高斯多项式 75
J =sQ].EK Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
S=Zjdbd Ex54: 拉盖尔函数 75
V}*b^<2o 5 Ex55: 远场中的散斑效应 75
TBpW/wz/ Ex56: F-P腔与相干光注入 75
$8Zw<aEJ Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
wR KGJ 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
"o1/gV 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
{`: != Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
rRMC< .= Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
$]9d((u4 Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
2Y,s58F Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
qxq ~9\My Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
h*Ej}_
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
1\BECP+ Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
OG.`\G| Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
L6FUC6x" Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
jooh`| `P Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
Eb *D P_ Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
"_^FRz#h Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
#M:W?&. Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
=(o$1v/k Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
kys?% Y1 Ex60a: 对散焦的简单优化 80
kn! J`"b Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
9QpKB
c Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
p7z# 4 GW Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
]fR
3f Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
)2a!EEHz Ex61: 对加速模型评估的优化 82
rh+OgK i Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
# xO`k1W. Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
P~~RK& +i Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
} nQHP4' Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
7 |2:;5:U Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
{#7 t(:x Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
v^e[`]u( Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
3M ^ / Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
fUa`Y ryQ Ex67a: 六边形透镜阵列 88
(bXCc Ex67b: 矩形透镜阵列 88
5ewQjwW0 Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
<)M?qkjb Ex67d: 矩形柱透镜 88
X[V Q 1 Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
"zr%Q'Ky Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
PoC24#vS Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
k(s3~ S2h Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
JAgec` T% Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
r!(~Y
A Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
*FO']D Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
#ujcT%1G Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
,O2U j 3" Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
m'% F,c) Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
nuvz!<5\{ Ex69c: 速率方程与单步骤 92
uu(.,11` Ex69d:
半导体增益 92
Nz2} Ma 2 Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
keX0br7u_ Ex69f: 速率方程的数值举例 93
ak<?Eu9rV Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
'?#e$<uS- Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
vq x;FAqZ Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
SMnbI .0 Ex69j: 稳态速率方程的解 93
Hd4&"oeY Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
4H{L>e Ex70: Udata命令的显示 93
o8bV z2E Ex71: 纹影系统 94
+W-sb 5) Ex72: 测试ABCD等价系统 94
B~ z&
"` Ex73: 动态存储测试 95
X^"95I c Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
:I1bGa&I Ex75: 锥面镜 95
r0_3 `; H Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
o6'`W 2P Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
&bTadd%0 Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
)5bhyzSZI Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
E-l>z% Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
>&p_G0- 。。。。后续还有目录
; 5oY)1 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
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