前言
Q l`N)! 3>60_:+Zb 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。
TmI~P+5w Mr/;$O{ GLAD使用复振幅来描述光束，采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析，几乎能对所有类型的激光系统进行分析，或对物理
光学系统做完整的端-对-端的分析处理，还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。
(jj= CLe GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。
~z;G$jd WdQR^'b$ 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。
n*twuB/P 1 x-0O3IIE 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。
fpd 4 v|( 不当之处，敬请指正！
N]yh8"7X yU ?TdM\ p'SclH[ 目录
9j'(T:Zs 前言 2
g!/O)X3 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
l@edR)n < 2、带有反射壁的空心波导 7
pB o=omQV 3、二元光学元件建模 14
3a|I | NP 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
"d1~(0=6<m 5、大气像差与自适应光学 26
ngmHiI W 6、热晕效应 29
Z=c&</9e 7、部分相干光模拟 34
KK-}&N8 8、谐振腔的
优化设计 43
.J?cV;:` 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
Ql 2zC9C 10、非稳环形腔模拟 53
~m`j=ot 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
pi?$h"y7Q 12、体全息模拟 63
i
n $~(+ 13、利用全息图实现加密和解密 68
"rHcsuSEw 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
tk]>\}% 15、拉曼放大器 80
qYba%g9RN( 16、瞬态拉曼效应 90
!>E$2}Q|] 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
d8N{sT 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
l$1
] 19、光学参量振荡器 109
WdtZ{H 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
$U*b;'o 21、ZIG-ZAG放大器 122
<m"fz T<" 22、多程放大器 133
@$G{t^&os 23、调Q激光器 153
~<Eu
@8+_ 24、
光纤耦合系统仿真 161
?WEKRl 25、相干增益模型 169
q8m[ S4Q]g 26、谐振腔往返传输内的采样 181
:{ 8,O- 27、光纤激光器 191
bd'io O Vi 9Kah+ GLAD案例索引手册
}Od =WQv+ V*d@@%u** 目录
4:Ton K;L6<a A# 目 录 i
bukdyo;l 
DH9p1)L' GLAD案例索引手册实物照片
;Q.'u GLAD软件简介 1
QgF2 f/;! Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
u{J\X$] Ex1a: 基本输入 2
f %[0}.wp Ex1b: RTF命令文件 3
} 5b,u6 Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
rbw~Ml0 Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
/mK."5-cm Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
RKb{QAK!v Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
)\PPIY >iP Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
8"=E 0(m Ex3: 单位选择 7
52P^0<Wq Ex4: 变量、表达式和数值面 7
Y@ l>4q") Ex5: 简单透镜与平面镜 7
8-5g6qAS Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
{3 @"}Eh Ex7: mirror/global命令 8
n_9Wrx328 Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
vp|.x |@ Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
,R$U(,>_0 Ex8b: 离轴单抛物面 12
tBjMm8lgb Ex8c: 椭圆反射镜 12
c&"OhzzJK' Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
hd>_K*oH Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
49!(Sa_]j Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
,>3b|-C- Ex10: 宏、变量和udata命令 17
p!/ *(TT Ex11: 共焦非稳腔 17
eW\C@>K e Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
w,zm$s ^ Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
ecdM+kP Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
F 9J9zs*, Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
M2Zk1Z Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
jBr3Ay@< Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
%) /Bl.{}< Ex13: 相位像差 20
ALi3JU Ex13a: 各种像差的显示 21
l\6.f_ Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
__Egr@ Ex14: 光束拟合 23
t~V?p'a0ys Ex15: 拦光 24
CyKupJ.Fq Ex16: 光阑与拦光 24
N"Cd{ 3 Ex17: 拉曼增益器 25
lPA:ho/`: Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
zbZN- j# Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
j&l2 n2z Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
i*6 1i0 Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
v$~ZT_"(9 Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
4c,{J s Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
- (VX+XHW Ex24: 大气像差与自适应光学 31
\=
G8 Ex24a: 大气像差 32
f)#nXTXeC Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
RD6`b_]o Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
A 6j>KTU Ex25: 地对空激光通讯系统 32
MT^krv(G Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
:pNu$%q Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
JPM W|JT Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
js[H $ Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
+nKf ^rG 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
nC@UK{tVa Ex28: 相位阵列 35
' p!\[* e Ex28a: 相位阵列 35
`{+aJ0<S Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
& d 6 Ex29: 带有风切变的大气像差 35
9$ =o({ Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
oLc Ex31: 热晕效应 36
en8l:I NX Ex31a: 无热晕效应传输 37
]}9D* V Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
9t"/@CH{ Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
EVi DMp" Ex32: 相位共轭镜 37
tW \q;_DSr Ex33: 稳定腔 38
Ixr#zt$T-G Ex33a: 半共焦腔 38
=P`l+k3 Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
e$4$G<8;y Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
)(DX]Tr ` Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
sSsRn*LN-: Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
!3Ed0h]Bfa Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
~Aoo\fN_U Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
Qg5-I$0 Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
*6Q mYq6c< Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
(T8dh| Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
-3|i5,f Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
u;H5p\zAzz Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
(E<QA Ex33l: 谐振腔耦合 43
qAirH1# Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
&)F# cVB Ex34: 单向稳定腔 45
$&to( Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
la*c/* Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
ds<q"S {p Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
a{!
8T Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
S1E=E VG Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
EM0]"s@Lf Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
7gP8K`w?[ Ex36: 有限差分传播函数 57
t_{rKb,
Ex36a: FDP与软孔径 58
vj + S Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
)/4U]c{- Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
$ v~I n Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
%z5P%F'5 Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
]?n~?dD{] Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
Q+=D#x Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
l ArDOFl]x Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
zH1 :kko Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
Ukg iSv+ Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
&J}w_BFww Ex38: 剪切干涉仪
50Y^##]& 62
>
@n?W" Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
)+v' @ ]r Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
TptXH? Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
FX:'38-fk Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
WoX,F1 o Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
(g#,AX Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
P'p5-l UK Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
bT#re Ex46: 光束整形滤波器 68
X0Z r?$q
Ex47: 增益片的建模 68
"M4 gl Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
7 J+cs^2 Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
Y|y X]\, Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
D$PR<>=y Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
)Qixde>]p Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
=3<@{^Eg Ex48: 倍频 70
g9oY K Ex49: 单模的倍频 71
Yn1CU Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
K!on V3mR Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
r-IG.ym3 Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
4&/m>%r Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
&s<'fSI Ex52: 锥像差 72
Ialbz\;F2% Ex53: 厄米高斯函数 74
Gw0MDV&[ Ex53a: 厄米高斯多项式 75
;'xd8Jf Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
BHEZ<K[U
Ex54: 拉盖尔函数 75
8
!+eq5S3 Ex55: 远场中的散斑效应 75
A3c&VT6Q Ex56: F-P腔与相干光注入 75
m-)yQM8 Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
$ H2H VJ 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
.~ yz1^ 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
& a];"2 Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
@gHWU>k,A Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
v|K< 3@J Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
#E #.`/4 Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
@N,I}_ 9- Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
#Hy fj j Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
_/%,ZoZ2 Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
'q9='TOk Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
cri.kr9Y Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
zM W [Xx! Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
XVNJ3/ Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
SFRQpQ06 Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
B h*7uNM Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
"f-z3kL Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
] f~mR_E Ex60a: 对散焦的简单优化 80
x0 dO ^D Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
b+qdl`V d Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
sU }.2 k Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
6fr @y=s2: Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
#pm0T1+jW Ex61: 对加速模型评估的优化 82
~Q/G_^U: Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
{^qp~0 Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
N&'05uWY} Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
:w5p#+/,P Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
P-~kxb9aa Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
K
oF4e:2> Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
=9@t6 Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
?E88y Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
KsMC+:`F Ex67a: 六边形透镜阵列 88
>84:1 ` Ex67b: 矩形透镜阵列 88
i9%cpPrg8 Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
gkN
)`/`* Ex67d: 矩形柱透镜 88
_B hm\|t Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
j/+e5.EX/ Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
|rg4 j Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
y8QJ=v* B Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
$pO gFA1' Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
d:V6.7>, Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
x!@P|c1nKC Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
)^'g2gVK+p Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
rS3* k3 Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
/5Zt4&r Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
!04zWYHo Ex69c: 速率方程与单步骤 92
&lp5W)D Ex69d:
半导体增益 92
bn8`$FA^ Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
ejuw+@ _ Ex69f: 速率方程的数值举例 93
fqcFfz 6?x Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
w2/3\3 p Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
<.lT.>'? Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
erC )2{m Ex69j: 稳态速率方程的解 93
JM?X]l Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
t/4&=]n\u Ex70: Udata命令的显示 93
j~a"z4 0 Ex71: 纹影系统 94
ZSo#vQ Ex72: 测试ABCD等价系统 94
;[~:Y[N Ex73: 动态存储测试 95
#& 5} Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
S`qa_yI)Ed Ex75: 锥面镜 95
jg7 WMH"` Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
Q-:IE
T Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
w6 x{ <d Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
:Vyr8+] Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
">pt, QV Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
_ Db05:r@ 。。。。后续还有目录
=oPc\VYW 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
AM ZWPU lwU$*?yv
