前言
j'b4Sb s-f <[??\YOc
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。
?Og ;W9i aV#;o9H{ 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。
XYVeHP! 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。
*3oQS"8 wpMQ 7:j 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。
8j +;Xlh E *"E{E7 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。
I=I%e3GEm 不当之处，敬请指正！
"2j~3aWj }eK*) v xZUtyJfe 目录
;8kfgp M_ 前言 2
< V sZ$ 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
^?`,f>`M 2、带有反射壁的空心波导 7
'v)+S;oB 3、二元光学元件建模 14
pDN,(Ip 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
1#RA+d( 5、大气像差与自适应光学 26
RtEkd_2 6、热晕效应 29
ho<#i( 7、部分相干光模拟 34
S(xA}0] 8、谐振腔的
优化设计 43
}Ec "& 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
Qp Vm 10、非稳环形腔模拟 53
DzOJ{dF 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
7nIMIkT: 12、体全息模拟 63
q@>
m~R 13、利用全息图实现加密和解密 68
|,f6c
Om f 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
>qZRIDE5$ 15、拉曼放大器 80
j
KK48 S 16、瞬态拉曼效应 90
@35]IxD 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
y5
+& P 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
2AE|N_v8W 19、光学参量振荡器 109
[a6lE"yr 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
N|d @B{a( 21、ZIG-ZAG放大器 122
3".W 22、多程放大器 133
p gi 7 JQ 23、调Q激光器 153
}e w?{ 24、
光纤耦合系统仿真 161
QY! A[!6h 25、相干增益模型 169
H[oi? {L 26、谐振腔往返传输内的采样 181
t?Znil| o 27、光纤激光器 191
evP`&23tP @UBp;pb}=h GLAD案例索引手册
/ nRaxzf' W`kgYGnFG 目录
N/p _6GYMa s=+G%B' 目 录 i
T[J_ /DE@ 
0eIR)#j* GLAD案例索引手册实物照片
% vzpp\t GLAD软件简介 1
D':A-E Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
U[u6UG Ex1a: 基本输入 2
!Zx>)V6. Ex1b: RTF命令文件 3
)/w2]d/9 Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
`WL*Jb Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
,kI1"@Tu Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
&kt#p;/p? Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
==9Ez Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
a!.8^:B& Ex3: 单位选择 7
!Ai;S Ex4: 变量、表达式和数值面 7
Orgje@c{ Ex5: 简单透镜与平面镜 7
<%!@cE+y Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
@M(vaJB8u Ex7: mirror/global命令 8
JeO(sj$e Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
^v,^.>P Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
M]&9Kg3 Ex8b: 离轴单抛物面 12
OaEOk57%de Ex8c: 椭圆反射镜 12
)'qZ6 % Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
k`N)-` O7 Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
U zc`,iV$ Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
WB= gN:? Ex10: 宏、变量和udata命令 17
fQv^=DI # Ex11: 共焦非稳腔 17
-JcfP+{wS Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
<$UY{"? Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
Ly ^r8I Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
{6n B83BB Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
U?kJXM2 Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
j/9'L^] Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
l{;v D=D Ex13: 相位像差 20
_xbVAI4 Ex13a: 各种像差的显示 21
@P% &Dha Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
s]}P
jh8 Ex14: 光束拟合 23
~*H!zKIx Ex15: 拦光 24
[1N*mY; Ex16: 光阑与拦光 24
P[D ^*} Ex17: 拉曼增益器 25
#wt# -U; Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
,l~i|_ Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
ba
,2.| Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
t,&1~ _9 Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
IAg#YFI Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
z0c_&@uj* Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
C EAwQH Ex24: 大气像差与自适应光学 31
xF gY#F Ex24a: 大气像差 32
8E|S`I Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
> d_O0a*W- Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
)W gh5C` Ex25: 地对空激光通讯系统 32
}" A.[9 b Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
b ^rPw@ Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
<D=U= 5 Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
$+-2/=> Xk Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
*;Sj&O Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
^xFZ;Yf Ex28: 相位阵列 35
@ *!8 Ex28a: 相位阵列 35
{8'I+- Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
FL- sXg Ex29: 带有风切变的大气像差 35
U#-89 . x Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
>=$( ,8" Ex31: 热晕效应 36
U }xRvNz Ex31a: 无热晕效应传输 37
GXf"a3 Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
y 1z4qSeM Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
]Z6==+mCP Ex32: 相位共轭镜 37
<w<&,xM Ex33: 稳定腔 38
<$/'iRtRzW Ex33a: 半共焦腔 38
jgbE@IA@!' Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
~:v" TuuK Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
!Yd7&#s Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
XJ.bK Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
&E0P`F,GQA Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
83e{rcs Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
,~> A>J Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
7ZqC1 Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
CB:G4VqOT Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
8 Zhx & Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
} U\n:@:2B Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
v?vm-e Ex33l: 谐振腔耦合 43
'+JU(x{CCl Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
[HL XWu3 Ex34: 单向稳定腔 45
@WEDXB Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
5Ay\s:hb[u Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
h`;w/+/Zr Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
OLg=kF[[ Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
#+>8gq^5 Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
Pm*FA8 a7 Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
.0}]/%al Ex36: 有限差分传播函数 57
Z]jm.'@z@ Ex36a: FDP与软孔径 58
2guWWFS Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
_vr> -:G Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
C5"=%v[gQv Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
$t}t'uJ Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
%a$ l%8j& Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
)! +~q!A Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
?H3Ls~R Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
^M_0M Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
1 CXO=Q Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
bVO{,P2 o Ex38: 剪切干涉仪
}V:ZGP#!' 62
9=YX9nP Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
Ti:PKpc Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
2)cq!Zv Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
*jE> (J ` Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
EVYICR 5g Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
^/b3_aM5d Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
|soDt <y+L Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
1<766 Ex46: 光束整形滤波器 68
xL&M8: Ex47: 增益片的建模 68
s_:7dD Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
OpWTw&B"+ Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
)jc`_{PQg Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
&BxD S
. Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
&&SA/;F Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
{B|)!_M# Ex48: 倍频 70
`-yo-59E[ Ex49: 单模的倍频 71
"=H ( \ V Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
iX
( <ozH Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
e,V @t% Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
cCa+UT xaJ Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
EIdEXAC( Ex52: 锥像差 72
'ip2| U G Ex53: 厄米高斯函数 74
rlMahY"C Ex53a: 厄米高斯多项式 75
VO
u/9]a Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
?/3'j (Gk Ex54: 拉盖尔函数 75
d0U-:S- Ex55: 远场中的散斑效应 75
m!#'4 Ex56: F-P腔与相干光注入 75
ykMdH: Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
X?f\j" v 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
C6` Tck! 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
VB&` S+- Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
:LrB9Cf$ n Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
r{g8CIwGQ Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
+ PAb+E|, Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
"@ 1+l& Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
sx1w5rj.Y0 Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
@{V bu Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
}+]
l_! v* Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
FHOF 6}if Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
4>R)2g Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
2-$O$&s. Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
*TyLB&<t Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
&d sXK~9M> Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
A r,fmq Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
Ie"eqO! Ex60a: 对散焦的简单优化 80
(pv6V2i Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
\0fS;Q^{j Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
W#E g\nT Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
W6^YFN Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
OrP i ("/ Ex61: 对加速模型评估的优化 82
T"_f 9? Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
[Fk|%;B/~ Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
2QIx~Er Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
'f_[(o+n Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
8*&|Q1`K: Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
rK~O bv Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
:q34KP Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
;s\ck:Xg Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
c9O0YQ3&8 Ex67a: 六边形透镜阵列 88
vw2yOL RX Ex67b: 矩形透镜阵列 88
iy-~CPNB_ Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
@V =HY Ex67d: 矩形柱透镜 88
L S%;ZKJ Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
]5a,%*f+ Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
e|
Sw+fhy< Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
CaB@,L Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
3]rd!Gp=* Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
| K w}S /F Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
)0X JOm Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
fx=H K t Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
bIy:~z5
Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
' *=kt Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
sjj,q? Ex69c: 速率方程与单步骤 92
68QA%m'J Ex69d:
半导体增益 92
_Gtq]`y Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
{?uG] G7 Ex69f: 速率方程的数值举例 93
ItxC}qT Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
\Xpq=2` Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
|R3A$r#- Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
7N8a4 8$8 Ex69j: 稳态速率方程的解 93
~y" ^t@!E Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
"w&G1kw5I Ex70: Udata命令的显示 93
qr'P0+|~5 Ex71: 纹影系统 94
rUDMQxLruV Ex72: 测试ABCD等价系统 94
|5g1D^b]s^ Ex73: 动态存储测试 95
Oi4y~C_Xd Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
^oXLk&d Ex75: 锥面镜 95
PzH#tG&.j Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
!Ct'H1J- Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
h(gpq SN Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
$ .KD nl^ Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
ueP a4e ! Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
T{4Ru6[ 。。。。后续还有目录
v%8S:3 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
8m*uT< 5D d: LP8 
