前言
&o=
#P2Qd V?t^ J7{' 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。
:xm, Ok TPt<(-}W 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。
dG'aJQw 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。
- {>JF x D,BlDV 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。
"e0$/WQ6J D4ESo)15' 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。
/w^}(IJ4 不当之处，敬请指正！
(2[tQ`~ HbX>::J8 c]v $C&FX 目录
y9{KBM%h 前言 2
G ?jKm_`L 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
O[U^{~iM 2、带有反射壁的空心波导 7
' ]WS@MbJ 3、二元光学元件建模 14
R7r` (c! 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
a"EX<6" 5、大气像差与自适应光学 26
7;jwKA;k 6、热晕效应 29
"9jt2@< 7、部分相干光模拟 34
<k N4@bd; 8、谐振腔的
优化设计 43
-hiG8%l5 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
3vfm$sx@ 10、非稳环形腔模拟 53
CH[U.LJQ-O 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
"-88bF~ 12、体全息模拟 63
0/S|h"-L 13、利用全息图实现加密和解密 68
5 >S #ew 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
SMY,bU'a 15、拉曼放大器 80
umhg
O.! 16、瞬态拉曼效应 90
0+L:+S 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
FNL[6. !PV 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
T2<?4^xN 19、光学参量振荡器 109
IL;JdIa 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
_y*@Hj 21、ZIG-ZAG放大器 122
M!Q27wT8 O 22、多程放大器 133
I(tM w6C$: 23、调Q激光器 153
@/FE! 6 |O 24、
光纤耦合系统仿真 161
A iKja>Fl< 25、相干增益模型 169
v ._Q XcE 26、谐振腔往返传输内的采样 181
Ezsb'cUa( 27、光纤激光器 191
N4]QmRX/j _;L%? -2c GLAD案例索引手册
E
w#UlA:"v /~~aK2{^X~ 目录
(8T36pt~ W^# HR 目 录 i
yw2Mr+9I 
Hvq vggfi GLAD案例索引手册实物照片
dO]N&'P7 GLAD软件简介 1
2[!#Xf Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
w=Ai ?u Ex1a: 基本输入 2
:0@R(ct;> Ex1b: RTF命令文件 3
ko<u0SjF)u Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
KmS$CFsGL Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
#gn{X!;-; Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
= h5&:?X Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
X 4L"M%i Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
2L !s'^m- Ex3: 单位选择 7
|Y |6`9; Ex4: 变量、表达式和数值面 7
JTGA\K Ex5: 简单透镜与平面镜 7
pHKcKqB*13 Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
=u\W {1 Ex7: mirror/global命令 8
P"*#mH[W| Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
% !P^ se Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
E ~}@56ER} Ex8b: 离轴单抛物面 12
X %(1C,C( Ex8c: 椭圆反射镜 12
B
]*v{?<W Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
@S?` != M Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
`U4e]Qh/+ Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
LV}Z[\? Ex10: 宏、变量和udata命令 17
]bcAbCZ@ Ex11: 共焦非稳腔 17
unX mMSz( Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
9 +1}8"~ Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
O q3aboAt Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
7QSr C/e Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
I{nrOb1G( Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
813 t=A Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
\d-H+t] Ex13: 相位像差 20
MS5X#B Ex13a: 各种像差的显示 21
?uAq goCl Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
bi{G
:xt Ex14: 光束拟合 23
Mo'6<"x Ex15: 拦光 24
0*J},#ba$ Ex16: 光阑与拦光 24
k2 -+3zx Ex17: 拉曼增益器 25
3A&:
c/ Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
F)8M9%g5m Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
N1D{ % Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
m>FP&~2 Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
"udA-;!@& Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
Dpb prT7_ Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
JnE\z*NB Ex24: 大气像差与自适应光学 31
"!S7D >2y# Ex24a: 大气像差 32
6Pp3*O`/V Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
$y$E1A6h+ Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
ntr& ? H Ex25: 地对空激光通讯系统 32
U{C& R&z Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
F_I.=zQr Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
,DL%oQR Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
-3GlpC22 Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
F+ <e9[ 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
g:oB j6$
q Ex28: 相位阵列 35
/OD@Xl];K Ex28a: 相位阵列 35
S^Mx=KJ G Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
fK/|0 @B8 Ex29: 带有风切变的大气像差 35
o?
LJ ,Z Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
$V870
< Ex31: 热晕效应 36
a&z$4!wQB Ex31a: 无热晕效应传输 37
b[U;P=;= Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
r=gF&Og,? Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
)BeB xo7lv Ex32: 相位共轭镜 37
r91b]m3xL Ex33: 稳定腔 38
pqF!1 Ex33a: 半共焦腔 38
MA,7 |s
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
^ *1hz< Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
'O^<i`8U] Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
Xmny(j)g Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
#O1%k;BL Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
ThiM6Hb Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
2{|mL`$04< Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
T9NTL\; Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
cI\&&<>SlG Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
G,X> f? Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
ruU &.mZ Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
$!goM~pZ Ex33l: 谐振腔耦合 43
/B!Ik:c} Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
`f<&=_,xfH Ex34: 单向稳定腔 45
D KRF#*[=d Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
-|2k$W Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
Sa9p#OQ Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
' OXL'_Xl Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
h f{RI 4Jc Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
yvCX
is Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
K''2Jfm Ex36: 有限差分传播函数 57
QB5,Vfoux Ex36a: FDP与软孔径 58
ePo ::: Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
HSj=g}r Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
T@R2H&L Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
ne|N!!Dmk Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
2l}H=DZV Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
h4 E[\<? Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
M@ =VIrX,m Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
Z8I 0v$LjR Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
O`f[9^fN Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
3S"kw Ex38: 剪切干涉仪
U>hpYqf_ 62
LMRq.wxbbB Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
UM}MK Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
IFbN ]N 0 Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
$u c mE Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
|xFSGrC Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
Y P`/dX"4 Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
,uL}O]L Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
=J E 5/ Ex46: 光束整形滤波器 68
a8 .x= j< Ex47: 增益片的建模 68
* ?~&O.R" Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
LMaY} m> Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
mvu $ Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
&?*H`5#?G Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
1T
8|>2m 3 Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
~j yl Ex48: 倍频 70
^wD@)Dz Ex49: 单模的倍频 71
A5^tus /y Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
vw*,_f Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
] p*Fq^ Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
R6`,}<A]@ Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
&~"e["gF= Ex52: 锥像差 72
@DuSii#.S Ex53: 厄米高斯函数 74
YSr u5Q Ex53a: 厄米高斯多项式 75
ozkm Z; Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
+:&|]$8< Ex54: 拉盖尔函数 75
Zjv eXrx Ex55: 远场中的散斑效应 75
W[qQDn!r Ex56: F-P腔与相干光注入 75
Xcb'qU!2-^ Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
+jyWqld.K1 Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
#@:GL mD% Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
/TScYE:$HE Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
-d *je{c | Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
f,VJfY?# Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
/-Y.A<ieN8 Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
CD pLV : Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
pwmH(94$0 Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
Gg3<
}( Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
wZb7 7 Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
"$ U!1 Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
/JQY_>@W Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
) KKmV6>b Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
/{!?e<N>
Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
{Z1^/F v3 Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
}TG=ZV i Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
'a=' (,% Ex60a: 对散焦的简单优化 80
vJsx_ i\i Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
wY*tq{7 Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
XX'mM v Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
C/YjMYwKgv Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
wqAj=1M\ Ex61: 对加速模型评估的优化 82
dCO)"] Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
kZNVUhW6S Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
]::g-&%Um Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
6MmkEU z Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
wqA7_
- Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
Pvz\zRq Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
F1NYpCR Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
2py
[P Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
p_qJI@u8 Ex67a: 六边形透镜阵列 88
#_'|
TT>p# Ex67b: 矩形透镜阵列 88
=48 04N7 Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
f~{4hVA Ex67d: 矩形柱透镜 88
fu{.Ir Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
T*qSk! Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
W6jdS ;3 Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
M1J77 LfS8 Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
=v7%IRP5 Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
[]hC* Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
-}9># <v Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
rf YFS96 Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
b9 TsuY Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
YxWA]
yL Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
+K7oyZg Ex69c: 速率方程与单步骤 92
tVhf1TH# Ex69d:
半导体增益 92
UOcO\EA+ Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
Qb?e A Ex69f: 速率方程的数值举例 93
,g:\8*Y>' Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
R 3@luT] Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
MT{ovDA]. Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
wMU}EoGS? Ex69j: 稳态速率方程的解 93
]OLe&VRix Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
PEPf=sm Ex70: Udata命令的显示 93
!uSG 1j" y Ex71: 纹影系统 94
;lc/FV[/ Ex72: 测试ABCD等价系统 94
Q[ MWzsx Ex73: 动态存储测试 95
;ji[ "b Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
rA[wC%% Ex75: 锥面镜 95
.?)gn]# Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
k.!m- 5E Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
2dnyIgi Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
cCO2w2A [* Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
dQJ)0!B Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
-;j
' =? 。。。。后续还有目录
\&b1%Asyz 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
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