前言
//VgPl a4FvQH#j 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。
z.{T`Pn t&( }`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。
;5 cg<~t 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。
\R45#.
P6X DPn]de:e 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。
IbQ3* %-?HC jT 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。
g W'aK>*c 不当之处，敬请指正！
^ G{3x c[ @-&o` G"0YCi#I| 目录
j{EN % 前言 2
_wp6rb:8! 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
Px&*&^Gf[b 2、带有反射壁的空心波导 7
y4s]*?Wz 3、二元光学元件建模 14
7Zp'}Om<I 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
-Cv:lJj 5、大气像差与自适应光学 26
|cL'4I>b9 6、热晕效应 29
ZLe@ O~f;% 7、部分相干光模拟 34
aS?A3h4WM_ 8、谐振腔的
优化设计 43
2SEfEkk 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
Pq`]^^=be' 10、非稳环形腔模拟 53
%"V Y) 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
tG(?Pm Q 12、体全息模拟 63
0EfM~u 13、利用全息图实现加密和解密 68
zh)qo 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
A!&p,KfT5+ 15、拉曼放大器 80
L%9DaK 16、瞬态拉曼效应 90
#\1;d8h 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
r-'(_t~FT 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
NK]X ="` 19、光学参量振荡器 109
NxVqV5 ' 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
1pogk0h.: 21、ZIG-ZAG放大器 122
)~;= 0O |X 22、多程放大器 133
a5C% OI< 23、调Q激光器 153
fb[f > 1| 24、
光纤耦合系统仿真 161
c.m8~@O5+ 25、相干增益模型 169
a+ZP]3@
7 26、谐振腔往返传输内的采样 181
vK)^;T ; 27、光纤激光器 191
.]g >. ]&w>p#_C GLAD案例索引手册
IQxY]0\uf6 ECqcK~h#E 目录
-qz; +CtsD9PA 目 录 i
" jly[M}C 
ENm\1 GLAD案例索引手册实物照片
B P% >J^ GLAD软件简介 1
fgYdKv8 Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
~|kre:j9 Ex1a: 基本输入 2
!q;EC`i# Ex1b: RTF命令文件 3
4Mi~eL%D
( Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
_3DRCNvh Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
&S9Sl Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
2V7x Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
),y{.n:wm Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
C4e3Itc9X Ex3: 单位选择 7
!Vl>?U? AN Ex4: 变量、表达式和数值面 7
H Yt& MK Ex5: 简单透镜与平面镜 7
o,(MB[|hQ Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
KW|X\1H Ex7: mirror/global命令 8
w?]k $ Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
_svY.p s* Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
)B.NV<m Ex8b: 离轴单抛物面 12
z( L\I Ex8c: 椭圆反射镜 12
7 sZVN Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
5fuOl-M0W Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
)MqF~[k<- Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
?3jOE4~aHr Ex10: 宏、变量和udata命令 17
v`evuJ\3 Ex11: 共焦非稳腔 17
lx,^Y 647 Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
kb{h ` Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
hGy i@0
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
*.4;7# Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
bSsX)wHm Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
m, ',luQ Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
rCqcl Ex13: 相位像差 20
#?L%M Ex13a: 各种像差的显示 21
I@~hz%' Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
1"k o wp Ex14: 光束拟合 23
ZO vMA]Rf Ex15: 拦光 24
&g;4;)p*8 Ex16: 光阑与拦光 24
+ew 2+2 Ex17: 拉曼增益器 25
_UKH1qUd4 Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
6n 37R#( Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
Vvu+gP'z. Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
@bU(z$eB Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
v`#T)5gl- Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
l&cYN2T
b Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
v]+ ,kbT Ex24: 大气像差与自适应光学 31
:c%vl$ Ex24a: 大气像差 32
l1 On .s Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
<_&tP=h Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
l}B,SkP^ Ex25: 地对空激光通讯系统 32
zS*GYE(l^ Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
4SSq5Ve< Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
rSDS9Vf( Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
]Ija,C!# Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
KY$6=/?U_ Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
;B>2oq Ex28: 相位阵列 35
+*-u_L\' Ex28a: 相位阵列 35
>v^Bn|_/ Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
i9fK`:) Ex29: 带有风切变的大气像差 35
GPnd7}Tn Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
[X[d`@rXv Ex31: 热晕效应 36
^50#R< Ny Ex31a: 无热晕效应传输 37
d[;=X .fZ2 Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
Fn0Rq9 /@ Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
>Z
ZX]#=I Ex32: 相位共轭镜 37
6'd= % V Ex33: 稳定腔 38
i~
D, Ex33a: 半共焦腔 38
u1 d{|fF Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
PW)XDo7 Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
sxcpWSGA^ Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
Cn4o^6? " Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
O.4ty)* Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
Z{nJ\` Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
6(
TG/J Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
&scHy t Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
|NFX"wv:c< Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
+FiM?,G Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
O@St^o*A} Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
b6BeOR*ps Ex33l: 谐振腔耦合 43
]l.y/pRP5[ Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
o(5Xj$Z Ex34: 单向稳定腔 45
P_)h8-!+ $ Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
J8 w#J Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
N9IBw', Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
Dn;6O Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
T. nY>Q8 Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
AK%2#}k. Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
v7"' ^sZ? Ex36: 有限差分传播函数 57
Kj;gxYD>6 Ex36a: FDP与软孔径 58
\P% E1c# Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
s\g"~2+ Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
xFcJyjo^z Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
7Z;bUMYtx Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
M; *f(JY$ Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
8*y hx Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
c0M=T Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
E?san;K u Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
J{c-'Of2yi Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
Dl hb'*@ Ex38: 剪切干涉仪
O}\$E {- 62
iW\cLp " Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
C8i6ESmU Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
bp Q/#\Z Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
I\J ^@&JE Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
3n-~+2l Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
tM3eB= .* Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
N3 qtq9{ Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
*k$&U 3= Ex46: 光束整形滤波器 68
2:0'fNXop Ex47: 增益片的建模 68
??Zh$^No: Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
+$R4'{9q Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
6rlafISvO Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
>g8H Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
'B&gr}@4O= Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
|f+|OZY Ex48: 倍频 70
*|S.[i_7 Ex49: 单模的倍频 71
/Zs ;dam Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
D9 `J||]E Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
u2crL5^z2) Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
}nNZ p Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
K4938
v Ex52: 锥像差 72
r (9#kLXg Ex53: 厄米高斯函数 74
a~>. Ex53a: 厄米高斯多项式 75
n<47# - Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
&wc% mQV Ex54: 拉盖尔函数 75
Xk= bb267 Ex55: 远场中的散斑效应 75
3_k.`s_Z Ex56: F-P腔与相干光注入 75
CjRI!}S Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
-7^?40A Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
!qe ,& JL Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
hkOhY3K5 Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
PMPB}-d Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
=?fx PT[1K Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
\%Wu`SlDp9 Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
LJ7Qwh_", Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
}c/p+Wo Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
?2h)w=dO Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
IK~'ke Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
2S'{$m)
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
yu8xT h$: Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
0N02 E Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
yhnhORSY; Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
(80 Tbi~+ Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
Y"J'
'K Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
daamP$h9 Ex60a: 对散焦的简单优化 80
\va'>?#o1 Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
u x-pu G Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
C4vmgl& Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
aKi&2>c5> Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
|#hj O3 Ex61: 对加速模型评估的优化 82
""- #b^DQ Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
ry bs9:_} Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
WDznhMo Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
?"oW1a\ Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
' fXBWi6 Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
72J @Dc Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
QU0FeGtz Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
p9c`rl_N Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
JBY`Y ]V3 Ex67a: 六边形透镜阵列 88
3q +C8_: Ex67b: 矩形透镜阵列 88
%6-5hBzZN Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
3{wr*L1%-~ Ex67d: 矩形柱透镜 88
"VEA71 Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
5}J|YKyP Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
L< 3U)Gp Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
""LCyKu Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
R+}x# Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
D|zlC,J, Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
<HReh>)[ Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
46U?aHKW@| Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
j,@N0~D5 Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
*=+m;%]_ Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
$"V gN ynq Ex69c: 速率方程与单步骤 92
_ ," -25a Ex69d:
半导体增益 92
'rWu}#Nb Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
VU~
R Ex69f: 速率方程的数值举例 93
Grot3a Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
k GaK(^w Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
"'389*- Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
aI8k:FK" Ex69j: 稳态速率方程的解 93
Z' cQ<
f Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
]#)1(ZE Ex70: Udata命令的显示 93
ARcPHV<(2 Ex71: 纹影系统 94
bwH l}3 Ex72: 测试ABCD等价系统 94
ED9uKp<Wbv Ex73: 动态存储测试 95
n%N|?!rB Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
hN(sz Ex75: 锥面镜 95
/$]#L% Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
0}(ZW~& 1 Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
Jptzc:~B Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
SkGh@\ Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
&hciv\YT2W Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
g~z z[F 8U 。。。。后续还有目录
qx#k()E.U 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
>FrF"u:kM &c;@u?:@S 
