前言
LHkQ'O0 wMWW=$h#\ GLAD是由美国Applied Optics Research（AOR）公司开发的一款专业的物理
光学软件，特别适用于
激光领域各种光学现象的仿真和评估！软件的开发者George Lawrence教授长期在光学领域排名NO.1的美国亚利桑那州立大学任教，在物理光学特别是激光领域拥有三十多年的研究经验。目前GLAD软件已经被国内外众多研究机构和公司作为仿真评估工具广泛使用。
l$XPIC~H [%pRfjM 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。
mV)+qXC 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。
UE.4q Y_7 sI LS ey5` 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。
[M%._ u, w!&~??&=} 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。
Z6Fp\aI8@ 不当之处，敬请指正！
j.%K_h?V5 vUesV%9hq ++jAz<46 目录
-oP'4QVb 前言 2
,R2U`EO; 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
5T?-zF MM 2、带有反射壁的空心波导 7
?!'Zf Q:zK 3、二元光学元件建模 14
E\U`2{ ^. 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
_>yoX 5、大气像差与自适应光学 26
*F`A S> 6、热晕效应 29
U*)m' , 7、部分相干光模拟 34
JSr$-C
fH 8、谐振腔的
优化设计 43
4vWkT8HQ 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
2=iH$v 10、非稳环形腔模拟 53
._PzYE|m2 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
<hx+wrv 12、体全息模拟 63
eE@&ze>X 13、利用全息图实现加密和解密 68
X3%Ic`Lq# 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
y3G
`> 15、拉曼放大器 80
~1L:_Sg* 16、瞬态拉曼效应 90
aZ|=( ] 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
#oni:] E!m 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
$?P22"/p 19、光学参量振荡器 109
_O"mfXl6 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
O"G >wv 21、ZIG-ZAG放大器 122
.6f%? oo 22、多程放大器 133
N<(.%<! 23、调Q激光器 153
9DQa
PA6 24、
光纤耦合系统仿真 161
%9oYw9 H! 25、相干增益模型 169
F4L;BjnJ 26、谐振腔往返传输内的采样 181
OEx^3z^ 27、光纤激光器 191
JW.=T ) pmWr]G3,* GLAD案例索引手册
OTDg5:> ^Yj xeNY 目录
\QE)m<GUe \>QF(J [8 目 录 i
Xx:F)A8 O 
.iX# A<E} GLAD案例索引手册实物照片
~{,X3-S_H GLAD软件简介 1
L|@y&di Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
*3/T;x. Ex1a: 基本输入 2
e [_ m< e Ex1b: RTF命令文件 3
MY#
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
PjA6Ji ;Hu Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
9o*,P,j'} Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
>K9#3
4hP Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
b` Hz$8 Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
l 'DsZ9y@2 Ex3: 单位选择 7
a ]
= Ex4: 变量、表达式和数值面 7
U-/{0zB Ex5: 简单透镜与平面镜 7
'R`tLN Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
B 33 $pUk Ex7: mirror/global命令 8
&F STpBu Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
#jA[9gWI Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
c:Wze*vI ; Ex8b: 离轴单抛物面 12
h.O$]:N Ex8c: 椭圆反射镜 12
JR CrZW} Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
m<F Ou<y Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
J]f3CU,<N Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
+)o}c"P! Ex10: 宏、变量和udata命令 17
{:@tQdM:i8 Ex11: 共焦非稳腔 17
^P151*=D Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
Z87_ # 5 Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
*HE uorl Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
r'QnX;99T Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
E dZ\1'&/9 Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
g~(E>6Y Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
oy<WsbnS Ex13: 相位像差 20
E4 m` Ex13a: 各种像差的显示 21
u#}[ZoI Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
~/.7l8) Ex14: 光束拟合 23
P(F+ f `T Ex15: 拦光 24
y
WV#Up Ex16: 光阑与拦光 24
S[WG$ Ex17: 拉曼增益器 25
C8z{XSo Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
23 ~ Sjr
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
[JF150zr Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
V5*OA??k< Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
p<M\U"5Ye Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
Um&(&?Xf Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
!%$`Eq)M^7 Ex24: 大气像差与自适应光学 31
*/|BpakD< Ex24a: 大气像差 32
pAT7 )Ch
Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
3}e%[AKh Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
Q-1vw6d Ex25: 地对空激光通讯系统 32
?lP':'P Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
:9k Ty: Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
'C"9QfK Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
y*X_T,K 8 Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
6? w 0 Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
=:~R=/ZXk Ex28: 相位阵列 35
Z?\>JM >; Ex28a: 相位阵列 35
,G)r=$XU Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
,c NLkoN Ex29: 带有风切变的大气像差 35
h<$MyN4]g Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
=ZqT3 _ Ex31: 热晕效应 36
T?X_c"{8M Ex31a: 无热晕效应传输 37
Dc,I7F|% Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
i-6 Z"b{ Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
Cg(Y&Gxf. Ex32: 相位共轭镜 37
vh$%9ed Ex33: 稳定腔 38
p |! Ex33a: 半共焦腔 38
-,U3fts Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
>3Eo@J,?d Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
0=?<y'= Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
?nL .w Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
A,a.8!*}vd Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
:8OZ#D_Hl Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
;n
7/O5M| Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
:5{wf Am Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
%\:[ o Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
,k;^G><
= Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
<*qnY7c&N; Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
aeD ;5VV Ex33l: 谐振腔耦合 43
, 'u W *kx Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
@< elq '2 Ex34: 单向稳定腔 45
ynQ: > tw Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
h 5^Z2:# Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
z*!%g[3I Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
r8xv #r 1 Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
*+#8mA( Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
j-lfMEa$o Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
y]f"@9G# Ex36: 有限差分传播函数 57
9@Jtaq>jf Ex36a: FDP与软孔径 58
C) `Fv=]R Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
fSokm4]vg Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
&__es{;P Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
t&AFU t\c Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
XMxSQ B1 Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
sG92 XJ Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
?M\{&mlF Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
~
Q. 7VDz Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
;5659!; Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
>LOjV 0K/
Ex38: 剪切干涉仪
1ng!G 7g 62
=\H!GT Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
;6>2"{NW Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
!1$])VQWI Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
,X`)ct Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
;)D];u|_ Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
-;^j:L{ Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
hpO`] Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
"eB$k40- Ex46: 光束整形滤波器 68
YoBDvV":@ Ex47: 增益片的建模 68
AP'*Nh@Ik( Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
R#%(5-Zu#R Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
7/I, HxXp! Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
i OW#>66d Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
5kCUaPu Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
( >nGQS]H Ex48: 倍频 70
H|3:6x Ex49: 单模的倍频 71
{xXsBh
Y Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
- -$
4Q(# Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
=T HpdtL Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
:bwjJ}F Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
Vl& ?U Ex52: 锥像差 72
,$s8GAmq Ex53: 厄米高斯函数 74
ChGYTn`X Ex53a: 厄米高斯多项式 75
_`&m\Qe> Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
m
qMHL2~ Ex54: 拉盖尔函数 75
5C o Ex55: 远场中的散斑效应 75
A kC1z73< Ex56: F-P腔与相干光注入 75
Azl&m u Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
'
a q!^!z 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
_m5uDF?[ 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
|$8~?7Jv Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
gG<~-8uQ Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
J^SdH&%Z Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
TaKLzd2 Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
mr*JJF0Z Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
.F
Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
% 5M/s'O?i Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
g
jDh?I Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
,(qRc (Ho Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
}wr{W:j Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
k/#&qC>] Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
_(%d( E2? Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
h YPl&^ Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
a,
k'Vk { Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
Wh+{mvu# Ex60a: 对散焦的简单优化 80
Mo?~_|} Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
v$7QIl_/7 Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
>,gg5<F-E Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
yu!h<nfzA Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
?Y-%'J( Ex61: 对加速模型评估的优化 82
EMwS1~3dD Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
Cl; oi}L Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
iU$] {c2;A Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
r e/@D@% Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
WIC/AL' Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
ub^h&= \S Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
?pr9f5 Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
ehzM) uK Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
@$S+ Ne [< Ex67a: 六边形透镜阵列 88
*6sl Ex67b: 矩形透镜阵列 88
(G z b Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
g7}Gip}.> Ex67d: 矩形柱透镜 88
U `R5 'Tf; Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
wvO|UP H\ Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
ciBP7>':: Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
Ixb=L (V Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
[Y|8\Ph`& Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
0 h#l JS* Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
sy:[T T!w Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
PDJr<E? Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
Gw>^[dmt! Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
77C'*tt1] Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
Vq 2y4D? Ex69c: 速率方程与单步骤 92
lD)%s! Ex69d:
半导体增益 92
W5EDVP ur Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
kpJ @M%46
Ex69f: 速率方程的数值举例 93
PmkR3<=leg Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
e<3K;Q Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
N4^-` Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
X
iS1\* Ex69j: 稳态速率方程的解 93
/ 1"(cQ%? Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
'Y *E<6: Ex70: Udata命令的显示 93
@Z* W Ex71: 纹影系统 94
mw_~*Nc'9 Ex72: 测试ABCD等价系统 94
rM`X?>iT+ Ex73: 动态存储测试 95
vI:;A/& Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
Z, sv9{4r Ex75: 锥面镜 95
7E!IF>` Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
S=5<^o^h3 Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
o)Iff)m$ Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
QKyo`g7 Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
}+)fMZz Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
gp5_Z-me 。。。。后续还有目录
Sh/T , 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
8J:}%DaxL =d".|k
