前言
pi*?fUg!W m<4tH5 };d 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。
_B==S4^/yU <e8Ux#x/ 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。
@q" #.?>s 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。
JHVesX <M 3&\ 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。
Qo["K}Ty zZCssn;[ 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。
g9gyx/'* 不当之处，敬请指正！
cC`PmDGq l)
)Cvre+ r<kqs,-~ 目录
6x_D0j%^] 前言 2
~{yQsEU 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
2I ~a{:O 2、带有反射壁的空心波导 7
DVyxe} 3、二元光学元件建模 14
5fhe{d"si 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
O#D
N 3yu? 5、大气像差与自适应光学 26
3)py|W%X $ 6、热晕效应 29
(>x_fD v 7、部分相干光模拟 34
O:O
+Q!58 8、谐振腔的
优化设计 43
..ht)Gex 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
7;:Uv= 10、非稳环形腔模拟 53
KA0_uty/T 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
a
s?)6 12、体全息模拟 63
DKf: 0E8 13、利用全息图实现加密和解密 68
ZNbb8v 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
iX'#~eK*< 15、拉曼放大器 80
1|\/2 16、瞬态拉曼效应 90
mOi 8W,2 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
6~6*(s|]A 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
1:iT#~n 19、光学参量振荡器 109
o4pe>hn 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
3LD`Ep
21、ZIG-ZAG放大器 122
0j|JyS:}G 22、多程放大器 133
Jq?"?d|: 23、调Q激光器 153
!+I!J
s" 24、
光纤耦合系统仿真 161
::rKW *? 25、相干增益模型 169
!|S{e^WhbU 26、谐振腔往返传输内的采样 181
FY;R0+N
27、光纤激光器 191
L9)nRV8 4~/3MG GLAD案例索引手册
9"~,ha7S$ h/n&& J 目录
Vnq&lz%QqC |\~!o N 目 录 i
2f$6}m'Ad 
G+xdh GLAD案例索引手册实物照片
[8Zvs=1 GLAD软件简介 1
:vJ0Ypz-u Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
j5>3Td. Ex1a: 基本输入 2
V ZArdXTP Ex1b: RTF命令文件 3
ENi@R\
p Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
zcN v T Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
^8yhx-mgb Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
Jk!*j Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
Ui`Z>,0sFi Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
r|tTD KGQ Ex3: 单位选择 7
iv/! c Mb Ex4: 变量、表达式和数值面 7
AGxG*Ku Z Ex5: 简单透镜与平面镜 7
zLiFk<G@Xi Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
n++L
=&Wd Ex7: mirror/global命令 8
dLMKfh/4Q Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
\L: ;~L/ Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
@ukI t Ex8b: 离轴单抛物面 12
3o=K?eOdg Ex8c: 椭圆反射镜 12
g"iLhm` L Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
]dKLzW:l Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
f 6h!wx Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
q-fxs8+m| Ex10: 宏、变量和udata命令 17
jLs- v Ex11: 共焦非稳腔 17
(0T6kD Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
O:Fnxp5@ Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
?x(]U+ Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
!Z'x h + Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
IE-c^'W=}m Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
+JMB98+l Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
']hB_ 4v Ex13: 相位像差 20
2 R !1Vl Ex13a: 各种像差的显示 21
Qf|=xV,F Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
(gv1f Ex14: 光束拟合 23
wYrb P11 Ex15: 拦光 24
!kl9X-IiI Ex16: 光阑与拦光 24
a;Q.R Ex17: 拉曼增益器 25
:i&ZMH,O Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
q7
;TdQ Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
D,rF?t>=S Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
ZV`D} CQ Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
e.<$G' Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
cboue
LEt Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
PyD'lsV
Ex24: 大气像差与自适应光学 31
:1eJc2o Ex24a: 大气像差 32
n\#RI9#\ Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
yu' 2 Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
5{Xld,zw Ex25: 地对空激光通讯系统 32
q89#Ftkt Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
"-'w,g Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
#4ZDY,>Xi# Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
4,!S ?:7 Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
,iXE3TN;W 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
O3JN?25s Ex28: 相位阵列 35
Qo !/]\ Ex28a: 相位阵列 35
8$:4~:]/ Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
|-Z9-rl Ex29: 带有风切变的大气像差 35
7T]}<aK<c[ Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
c5?;^a[ Ex31: 热晕效应 36
ZE@!s3\ Ex31a: 无热晕效应传输 37
.D^=vuxt~ Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
5TqT`XTzm Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
$z!o&3c'x Ex32: 相位共轭镜 37
2t3'"8xJ Ex33: 稳定腔 38
d~](S<k Ex33a: 半共焦腔 38
]>NP?S
)R Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
fA!uSqR$V
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
]o <'T.x Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
U5;
D'G Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
@;iW)a_M Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
Y|t] bb Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
}|rnyYA Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
o *2TH2 Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
d&: ABI Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
Vd 2bG4 *= Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
~yH<,e Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
G 2]/g Ex33l: 谐振腔耦合 43
}yup`R Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
bq/*99`` Ex34: 单向稳定腔 45
+$ KUy>
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
opQ%!["N Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
S3V3<4CB Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
KJPCO0" Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
kw8?::
< Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
uXiAN#1 Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
6Y^UC2TBs Ex36: 有限差分传播函数 57
!/W[6'M#p Ex36a: FDP与软孔径 58
Pa %;[h bn Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
m}\G.$ h4 Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
3 8>?Z ]V Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
fcd\{1#u Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
A)/
8FYc Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
9(>]6|XS Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
?{W@TY@S Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
\|\ Dc0p} Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
} 5~|h% Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
rPVz !(;k Ex38: 剪切干涉仪
l +BJh1^ 62
iUl5yq Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
Ca]+*Eb9z{ Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
Tbl ~6P Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
L>~wc oB Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
1!,xB]v1Ri Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
%N#8D<ULd Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
J0 BA@jH5 Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
B#RwW, Ex46: 光束整形滤波器 68
okfGd=
& Ex47: 增益片的建模 68
Tw BwqQ)t Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
0 1U/{D6D Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
kwRXNE(k]_ Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
|QwX Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
Z?k4Kb Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
!+tz<9BBY Ex48: 倍频 70
vz l +0" Ex49: 单模的倍频 71
Z -3i -( Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
MP/6AAt7=| Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
(uV ~1 Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
M{gtu'. Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
/QDlm>FM4 Ex52: 锥像差 72
vL"U=Q+/eY Ex53: 厄米高斯函数 74
mM .-MIp Ex53a: 厄米高斯多项式 75
%a%x`S3 Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
gqR?hZD Ex54: 拉盖尔函数 75
fZU#%b6G Ex55: 远场中的散斑效应 75
l:v:f@M& Ex56: F-P腔与相干光注入 75
PjriAlxD Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
H^cB ?i 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
>Q&E4j C 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
@!z9.o; Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
~|+! xh Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
1:]iV}OFqR Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
MW|Qop[ Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
p!^ .;c Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
("(:w YR% Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
Ei!5Qya> Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
f t oz0Vb Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
Lc ,te1 Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
j+0=)Q%I= Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
bl. y4 Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
8&FnXh Zg4 Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
rb_ cm Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
e%#(:L Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
?n o.hf Ex60a: 对散焦的简单优化 80
:# 8 #tLv Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
v J9 6qX Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
'^f,H1oW Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
n_5m+
1N Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
]$ [J_f*x Ex61: 对加速模型评估的优化 82
<eRE;8C- Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
My 'u('Q% Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
.>z)6S_G Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
=!{7ZSu\ Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
o.yuz+ Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
]jN v}{ Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
l
\~w(8g<A Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
m89-rR:Kc Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
'PW~4f/m Ex67a: 六边形透镜阵列 88
E!.>*`)?. Ex67b: 矩形透镜阵列 88
rUjK1A{V Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
SP][xdN7 Ex67d: 矩形柱透镜 88
28 qTC? Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
hES_JbX}] Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
7PG&G5 Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
{@K>oaZ Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
p/jC}[$v Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
,!U._ic'B Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
gMe)\5 `\Y Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
5o;M Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
o*OYZ/_L Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
1eue.iuQ Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
$j61 IL3+ Ex69c: 速率方程与单步骤 92
d?dZ=]~ C Ex69d:
半导体增益 92
7J@iJW],, Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
hwkm'$} Ex69f: 速率方程的数值举例 93
9 4bmK V_ Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
>Micc Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
'TWZ@8h~ Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
k}T#-Gb Ex69j: 稳态速率方程的解 93
0k"n;:KM8 Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
&2-dZK Ex70: Udata命令的显示 93
7x8/Vz@\ Ex71: 纹影系统 94
_U}pdzX? Ex72: 测试ABCD等价系统 94
G'b *.\= Ex73: 动态存储测试 95
,CiN@T \& Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
$10"lM[ Ex75: 锥面镜 95
(]*
Ro 8 Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
+"1@ 6,M Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
P|,@En 1! Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
. U.K nn Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
}7p`8? Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
ktlI(#\% 。。。。后续还有目录
o6 L eC* 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
UI S\t^pJD ]PWK^-4P
