前言
0*+i~g,Kl@ cE [4CCpy 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。
O,hT<
s " mhVSZhx| 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。
zs WYV n] 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。
rZ
*}jD[ Ia[e 7 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。
JZ9w!)U s_u@8e 6_ 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。
V|DAw[!6N 不当之处，敬请指正！
6>zO"9 g&X$)V4C H71LJ fH 目录
fgq#Oi} 前言 2
}5u$/c@f1 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
>q "mI6F 2、带有反射壁的空心波导 7
E]i3E[ T 3、二元光学元件建模 14
(xy/:i".V 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
0]fzjiaGt 5、大气像差与自适应光学 26
Il ,2^54q 6、热晕效应 29
pFx7U RZA 7、部分相干光模拟 34
T5Yu+>3 8、谐振腔的
优化设计 43
g>cp; co9g 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
X`ee}C.D_ 10、非稳环形腔模拟 53
EH=[!iW ; 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
)|zLjF$ 12、体全息模拟 63
Jt ^a 13、利用全息图实现加密和解密 68
[}|x@
v9 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
&iORB 15、拉曼放大器 80
wa5wkuS)ld 16、瞬态拉曼效应 90
**N{XxdN 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
A_i=hj 2f 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
K)Q M xn 19、光学参量振荡器 109
9'Le}`Gf 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
j KGfm9|zj 21、ZIG-ZAG放大器 122
&
=)HPzC 22、多程放大器 133
TgoaEufS< 23、调Q激光器 153
3rBSwgRl 24、
光纤耦合系统仿真 161
EyO=M~nsS 25、相干增益模型 169
5<^ $9(' 26、谐振腔往返传输内的采样 181
ark~#<SqAr 27、光纤激光器 191
xf% _HMKc yS'W ss
GLAD案例索引手册
C0(?f[/(M VK qIFM1b 目录
}OL?k/w /H3z~PBa 目 录 i
<Nwqt[. 
n@[_lNa4GD GLAD案例索引手册实物照片
>pdWR1ox GLAD软件简介 1
]{ ^'{ z$i Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
KPHtD4 Ex1a: 基本输入 2
MVP|l_2! Ex1b: RTF命令文件 3
3Xcjr2 ]~ Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
H{hd1 Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
41Ga- 0p Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
A{NKHn>%` Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
1 etl:gcEC Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
=S+*= j A Ex3: 单位选择 7
Mu: y9o95 Ex4: 变量、表达式和数值面 7
v]{F.N Ex5: 简单透镜与平面镜 7
VW&EdrR,S Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
\no6]xN ; Ex7: mirror/global命令 8
/o L &
<e Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
Z uFk}R"x Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
X(_xOU)V Ex8b: 离轴单抛物面 12
5ir
Ffr Ex8c: 椭圆反射镜 12
/]pJ( FFC Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
.bYZkO:oy Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
yzyBr1s Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
#z6[ 8B Ex10: 宏、变量和udata命令 17
aW= c.Q. Ex11: 共焦非稳腔 17
ahICx{hK Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
`)~]3zmG Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
}Wl m#t Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
(;!92ct[? Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
\3"jW1Wb Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
e 'I/}J Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
z][hlDv\j Ex13: 相位像差 20
.q90+9Ek= Ex13a: 各种像差的显示 21
b!p]\B! Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
eR3v=Q Ex14: 光束拟合 23
Jn7T5$pJ Ex15: 拦光 24
[x%[N)U3 Ex16: 光阑与拦光 24
<?Ln`,Duk Ex17: 拉曼增益器 25
8NnGN( a*D Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
z( \4{Y
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
OI^??joQ Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
ThvgYv--B Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
/
f5q9sp8 Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
g ?.y7!m Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
Bo,>blspw Ex24: 大气像差与自适应光学 31
I=[Ir8} ; Ex24a: 大气像差 32
4%B0H> Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
4bs<j Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
-=cxUDB Ex25: 地对空激光通讯系统 32
\OJam<hZ Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
y'5`Uo?\", Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
n nOgmI7 Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
,B~5;/ | Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
5^ck$af 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
@
D,]v: Ex28: 相位阵列 35
n!dXjInV Ex28a: 相位阵列 35
l|81_B C" Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
TMsc5E Ex29: 带有风切变的大气像差 35
G! Y
l0Zr Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
DaS~bweMw Ex31: 热晕效应 36
kzk8b?rOA Ex31a: 无热晕效应传输 37
i / .#` Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
v<@3&bot Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
^sKdN-{ Ex32: 相位共轭镜 37
%9
3R/bx Ex33: 稳定腔 38
pwH*&YU Ex33a: 半共焦腔 38
qRSoF04!R Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
7qSnP 30} Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
z:a7)z Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
?edf$-"z/ Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
0tz? sN Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
aU F{57,< Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
Gb C@ | Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
F
E Ufskv Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
^g |j4N Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
fig~z=m Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
/Y=_EOS Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
-%Rw2@vU Ex33l: 谐振腔耦合 43
9Af nMD Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
`Ez8!d{MD8 Ex34: 单向稳定腔 45
#Iu " qu Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
>V?W_o M) Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
blLl1Ak Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
<5E)6c_W) Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
@SH[<c Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
R$ !] z( Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
/d+v4GIB Ex36: 有限差分传播函数 57
h3 bQ<?m Ex36a: FDP与软孔径 58
7'OR ;b$ Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
7+8 8o:G9 Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
? V}ub>J/= Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
_ &(L{cFx6 Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
^W(ue]j }o Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
LF `] =.Q Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
9@ 4]t6h[ Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
LGw-cX # Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
q:nUn?zB Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
\!hd|j?&6 Ex38: 剪切干涉仪
)Z/$;7 ]# 62
# > I _ Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
u$CN$ynS Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
M @l |n Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
_u"" v Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
rizjH+ Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
CDF;cM"td Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
_k : BY Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
2
FoLJ Ex46: 光束整形滤波器 68
=`*@OJHH Ex47: 增益片的建模 68
]&; In,z Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
p Hx$ Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
Zn0 a)VH%
Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
uF|Up]Z G Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
[NJ2rQ /w7 Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
skXzck Ex48: 倍频 70
>Tjl?CS Ex49: 单模的倍频 71
nGwon8&]] Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
FA>.1EI Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
~%lA! tsek Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
N iu
|M@ Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
2D:,( Ex52: 锥像差 72
$9j>oUG Ex53: 厄米高斯函数 74
L agk Ex53a: 厄米高斯多项式 75
oOc-1C
y Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
3Z`"k2k Ex54: 拉盖尔函数 75
}A]e C
Ex55: 远场中的散斑效应 75
%sPze] Ex56: F-P腔与相干光注入 75
K2e68GU Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
e`U
6JzC Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
E<}sGz Mc Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
{qlcT c Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
`k*;%}X\ Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
4!OGNr$ V@ Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
'<vb_ 8.
Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
tBfmjxv Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
r7].4 8D Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
D"-Wo}"8O' Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
v E8BB$D Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
mI{F s|9h Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
j!NXNuy: Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
;~L,Aqn7 Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
<"6\\#}VG Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
0:71X m Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
<,0/BMz Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
wd f;LM Ex60a: 对散焦的简单优化 80
)ii aT~
] Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
YlUh|sK7m Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
F-b]>3r Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
nS h~ mP Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
!'rdHSy Ex61: 对加速模型评估的优化 82
qy.$5-e:[9 Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
ra6\+M~}e Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
N$ #~& Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
p-_9 I7? Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
U^|T{g+O Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
1ig*Xp[ Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
}aVzr}! Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
-BI!ZsC ' Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
aNY-F)XWa Ex67a: 六边形透镜阵列 88
JNXzZ4U Ex67b: 矩形透镜阵列 88
Dq<DW2It> Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
N%>h>HJ Ex67d: 矩形柱透镜 88
F .Zk};lb Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
N>YSXh`W`y Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
^`i z%^ Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
d/F^ez Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
l'_ ]0%o] Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
,SNrc wv Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
Zk lpnL*! Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
*P9" 1K + Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
!4D?X\~"% Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
7S
8X) Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
T fkGkVR Ex69c: 速率方程与单步骤 92
vV$t`PEY Ex69d:
半导体增益 92
*xpn-hCp< Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
2Sa{=x
N) Ex69f: 速率方程的数值举例 93
0&fO)de96 Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
o6; Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
YkMFU'?[ Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
fNu/> pN Ex69j: 稳态速率方程的解 93
h%$^s 0w Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
H"^9g3 U Ex70: Udata命令的显示 93
Q:Pp'[ RK Ex71: 纹影系统 94
w'
J`$= Ex72: 测试ABCD等价系统 94
_0gdt4 Ex73: 动态存储测试 95
q78OP } Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
- E GZ Ex75: 锥面镜 95
](Wa:U}Xs Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
k7rg:P Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
"0Z /|& Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
2[3t7 C Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
[t3 Kgj t Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
" ld d&>< 。。。。后续还有目录
(pv}>1 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
#oa>Z.?_V P2f^]z
