前言
ZnEgU}g<2 : _8K8Sa 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。
qyz% 9 9 C/k#gLF` 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。
A{ +/$7vek GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。
I-]G{ hX.cdt_? GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种
透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟。
uY]';Ot G \ p4*Q}t 为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能，熟悉GLAD的使用，本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读，希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。
*k{Llq 不当之处，敬请指正！
OrkcY39"~a h4hAzFQ.s SZWNN#w60? 目录
!> sA.L&= 前言 2
M hMiSsZ 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
N[_T3( 2、带有反射壁的空心波导 7
G\sx'#Whc 3、二元光学元件建模 14
qs]W2{-4~ 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
imM!Me 0TE 5、大气像差与自适应光学 26
ht -'O"d: 6、热晕效应 29
xWxHi6U( 7、部分相干光模拟 34
opfnIkCe 8、谐振腔的
优化设计 43
k79OMf<v 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
-H6 0 T,o
10、非稳环形腔模拟 53
v;(cJ,l 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
V %R]jbHZ# 12、体全息模拟 63
/@`"&@W' 13、利用全息图实现加密和解密 68
lQIg0G/3 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
7P$*qj~Vh 15、拉曼放大器 80
o,i_py 16、瞬态拉曼效应 90
F 'uqL+jVO 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
6()Jx% 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
(Y~/9a4X 19、光学参量振荡器 109
#wyceEa 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
A ROHe 21、ZIG-ZAG放大器 122
Ftyxz&-4$p 22、多程放大器 133
-RP{viG WK 23、调Q激光器 153
D1 RQkAZS 24、
光纤耦合系统仿真 161
3o rSk 25、相干增益模型 169
#VhdYDbW 26、谐振腔往返传输内的采样 181
4rhHvp 27、光纤激光器 191
4-bM90&1t ,LBj$U]e|E GLAD案例索引手册
EZj rX>"# 94!}
Z> 目录
{L$$"r, #?Ix6 {R 目 录 i
JrBPx/?(,; 
PcsYy]Q/ GLAD案例索引手册实物照片
? 8753{wk GLAD软件简介 1
LuRCkKJ Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
"/R?XCBZsb Ex1a: 基本输入 2
6Gu Td Ex1b: RTF命令文件 3
V dJ Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
>:.c?{%g* Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
$}4ao2 Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
}X9 &!A8z Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
i6bUJtL Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
1 Ne;U/ Ex3: 单位选择 7
3ko
h!q+ Ex4: 变量、表达式和数值面 7
+wj}x?ZeV Ex5: 简单透镜与平面镜 7
'z9 1aNG ] Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
O}C* weU Ex7: mirror/global命令 8
;-JF1p 7; Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
U9BhtmY Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
TTO8tT3[6} Ex8b: 离轴单抛物面 12
-medD G Ex8c: 椭圆反射镜 12
/\,3AInLb Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
:H>I`)bw Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
C#[P<= v Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
*lDVV,T'}w Ex10: 宏、变量和udata命令 17
NP3
e^ Ex11: 共焦非稳腔 17
Q0-gU+ig Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
2 6}3 Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
)W_akU L Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
R.1.LB Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
kh}h(z^ Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
-I4@6v E, Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
;~1xhpTk Ex13: 相位像差 20
Ho#nM_ q Ex13a: 各种像差的显示 21
|Fx *,91 Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
papMC"<g$ Ex14: 光束拟合 23
8i^
./P Ex15: 拦光 24
F^.]g@g.| Ex16: 光阑与拦光 24
O\!'Ds+gX Ex17: 拉曼增益器 25
|J@
&lBlq Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
) M8,Tv*~ Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
N~b0 b;e Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
+b_ [JP2 Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
OGW3Pe0Z' Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
`s69p'<;p Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
S5gBVGh Ex24: 大气像差与自适应光学 31
g'!"klS93 Ex24a: 大气像差 32
ga,kKPL Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
,dd1/zm Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
t!xdKX& } Ex25: 地对空激光通讯系统 32
4YY!oDN: Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
GfSD% " Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
IPn!iv) Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
w3VgGc~ Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
X!{K`~DRX 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
"1\GU1x Ex28: 相位阵列 35
HS*Y%* Ex28a: 相位阵列 35
$U/lm;{% Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
ZJ+ad,?, Ex29: 带有风切变的大气像差 35
!Mgo~h"]# Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
5MYdLAjV Ex31: 热晕效应 36
)Ft+eMYti[ Ex31a: 无热晕效应传输 37
$KT) Kz8tF Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
W8x&:5Fc)3 Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
n2 _;:= Ex32: 相位共轭镜 37
"J*>g(H53 Ex33: 稳定腔 38
}Z\S__\9 Ex33a: 半共焦腔 38
M* c F'go Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
gB%"JDn8 Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
_PGd\>Ve Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
Ul NiH Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
s1sn, ? Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
ue?3;BF 5 Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
pyX:$j2R+% Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
7K&Uu3m Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
1=T;6 8B Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
x|AND]^Q Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
-da: j-_ Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
2~QJ]qo = Ex33l: 谐振腔耦合 43
7;Lv_Y"b Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
cL%"AVsj
> Ex34: 单向稳定腔 45
+*`kJ)uP Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
rtbV* @Z Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
- q(a~Ge Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
6WIs*$T2* Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
eU`O=uE Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
gm-9 oA
X Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
)FG/ Ex36: 有限差分传播函数 57
@ vib54G Ex36a: FDP与软孔径 58
(GGosXU-v Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
_<F; &(o Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
=j~:u.hc' Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
'Q 7^bF^ Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
O0
Uh Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
$B<:SuV# Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
g]N'6La Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
2 A";o E Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
f8WI@]1F Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
9c*B%A8J Ex38: 剪切干涉仪
MwQ4&z#wh 62
5D<ZtsXE Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
x@/:{B Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
y3j"vKG Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
E
y9rH _ Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
^A=tk!C Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
C4gES"T Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
imzPVGCD{ Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
]a uqf Ex46: 光束整形滤波器 68
7{w}0PMx Ex47: 增益片的建模 68
\/\ w|j Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
/J!:_Nq Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
#639N9a~ Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
7hu7r WY`E Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
<HN{.p { Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
x H=15JY1W Ex48: 倍频 70
Fsx<Sa Ex49: 单模的倍频 71
cPAR.h,b? Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
}a9G,@:k Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
P,3w
b Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
|Ox='.oIb Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
4 83rU Ex52: 锥像差 72
/K1 cP>oE Ex53: 厄米高斯函数 74
53a ^9 Ex53a: 厄米高斯多项式 75
q~W:W}z Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
;b1B*B Ex54: 拉盖尔函数 75
79d(UG'O Ex55: 远场中的散斑效应 75
4* E5@{D Ex56: F-P腔与相干光注入 75
kQ lwl9 Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
gGM QRRq Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
I_->vC|> Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
B @6L<oZ Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
tk=S4 /VWv Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
:Y1 ;= W Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
Kdp($L9r Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
&(32s! qH Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
W-&V: S{< Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
0x]?rd+q8Q Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
$6D* G-*8 Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
uZ JfIC<> Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
ysp`(n = Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
T{f$S Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
ez*QP|F*9 Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
q}VdPt>X/ Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
>{:hadUH Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
! d!u{1Y& Ex60a: 对散焦的简单优化 80
kL0K[O Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
{N/%%O.b Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
|rZMcl/ Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
7C3YVm6g Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
6},[HpXRc4 Ex61: 对加速模型评估的优化 82
Nf3UVK8LtS Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
Q% d1n*;+ Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
xb9+- { <J Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
^ IIy> Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
#eJ<fU6Da Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
hEsi AbTyF Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
fCJjFL: Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
GbL1<P$V Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
pb)8?1O|s Ex67a: 六边形透镜阵列 88
'EXx'z;/# Ex67b: 矩形透镜阵列 88
}b&S3?ONt Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
X~J P
1 Ex67d: 矩形柱透镜 88
hdrsa}{g Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
}58MDpOF1 Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
* zyik[o Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
|3@DCb T Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
?&~q^t?u Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
Cgh84
2% Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
Q-gVg%'7 Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
%%uE^nX> Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
q=BljSX Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
U za '%R Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
JDE_*xaUV Ex69c: 速率方程与单步骤 92
fZ7AGP Ex69d:
半导体增益 92
@CL#B98jl Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
L1 /`/ Ex69f: 速率方程的数值举例 93
z"U C$ Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
g;8 wP5i Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
%6 0 OS3 Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
^sLx3a Ex69j: 稳态速率方程的解 93
0zq' Nf?#3 Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
;' uQBx} Ex70: Udata命令的显示 93
lYQ|NL(): Ex71: 纹影系统 94
NBc^(F" Ex72: 测试ABCD等价系统 94
U"p</Q Ex73: 动态存储测试 95
\?^2}K/ Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
LtMM89u Ex75: 锥面镜 95
)&7. E Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
NSB6 2 Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
y-1e (:GF Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
o"
,8 Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
x
I.W-js[ Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
`<X-3)>;G 。。。。后续还有目录
+C{ -s 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
K\F0nToJ. V<0iYi;4=
