前言
-F~ "W@ 9r D@?Tq,=
[ 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。
f3oGB*5> ZgI ?#e 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。
?&_u$Nn 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。
Y DW V=/ Wz&[ cj 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。
&qMt07 c5- 56 Q 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。
GJj} |+| 不当之处，敬请指正！
+rWcfXOHM /{%p%Q[X c\DMeYrg 目录
'4e,
e|r 前言 2
d3jzGJrU} 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
aNDpCpy 2、带有反射壁的空心波导 7
M'5PPBSR 3、二元光学元件建模 14
`NB6Of */ 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
Q$58 K9 5、大气像差与自适应光学 26
tFvXVfml 6、热晕效应 29
`;HZO8 7、部分相干光模拟 34
a?1lj,"~R 8、谐振腔的
优化设计 43
opfg %* 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
PTP0 _|K 10、非稳环形腔模拟 53
3{H&{@Q 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
S(#v<C,hd 12、体全息模拟 63
sa
w 13、利用全息图实现加密和解密 68
j^6,V\;l 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
(MzThGJK_ 15、拉曼放大器 80
9r=yfc!cS 16、瞬态拉曼效应 90
6(8zt"E 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
Zt
;u8O 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
z*e`2n#\ 19、光学参量振荡器 109
DDBf89$\ 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
XE($t2x,M 21、ZIG-ZAG放大器 122
]=G dAW 22、多程放大器 133
4WXr~?Vq9 23、调Q激光器 153
o7kQ&w 24、
光纤耦合系统仿真 161
AYsiaSTRqW 25、相干增益模型 169
yF@72tK 26、谐振腔往返传输内的采样 181
@B9O*x+n: 27、光纤激光器 191
b NR @d'U G] RFGwGt GLAD案例索引手册
d$B+xW &xE+PfX 目录
#3}!Q0 -'rb+<v 目 录 i
v9MliD' 
YJB/ *SV^ GLAD案例索引手册实物照片
`N;O6
wZ GLAD软件简介 1
6QePrf Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
4vyJ<b
Ex1a: 基本输入 2
F5
7Kr5X Ex1b: RTF命令文件 3
I/_,24[ Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
L*zf Z& Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
S.|% dz Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
TXbnK"XQ Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
6 F; |x Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
tvOyT6 ] Ex3: 单位选择 7
?o`fX
wE Ex4: 变量、表达式和数值面 7
ZO& F15$P Ex5: 简单透镜与平面镜 7
$D;-;5[-/r Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
(".WJXB\ Ex7: mirror/global命令 8
`P jS Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
T)mh Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
pG P $2 Ex8b: 离轴单抛物面 12
3\j3vcuy Ex8c: 椭圆反射镜 12
5"z~BE7 Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
>o5eyi Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
&uXu$)IZ Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
tUhr gc Ex10: 宏、变量和udata命令 17
!m?W+ z~J Ex11: 共焦非稳腔 17
5!qLJmd= Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
,U=7# Cf! Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
@vPGkM#oW Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
_Kg"l5?B Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
(|sqN8SbA Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
MrhJk Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
q ],/%W Ex13: 相位像差 20
xbs X -F Ex13a: 各种像差的显示 21
K-n]m#U4o Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
ZU.f)94u Ex14: 光束拟合 23
!Q{~f;L Ex15: 拦光 24
:tp{(MF Ex16: 光阑与拦光 24
Q+Ya\1$6A Ex17: 拉曼增益器 25
oB% j3aAH Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
qhOV>j,d Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
=' &TqiIv" Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
Z[9f8/6<b Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
H;Gd Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
hEAP, )>F Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
Xagz(tm/ Ex24: 大气像差与自适应光学 31
Rip[ Ex24a: 大气像差 32
Eg0qY\' Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
D`NQEt"( Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
z6'l" D'h Ex25: 地对空激光通讯系统 32
#.|MV}6rQ Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
]Ab$IK Y Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
CM
8Ub% Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
cLm{gd4 W Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
y D( v_J* 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
E[ tEW0ub Ex28: 相位阵列 35
<v$ yXA Ex28a: 相位阵列 35
ICUI0/J Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
H#B97IGT Ex29: 带有风切变的大气像差 35
V#\ iO Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
xcC^9BAj Ex31: 热晕效应 36
6Lz:J:Q) Ex31a: 无热晕效应传输 37
gkld}t*U Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
U_Am Riy Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
g/OL ^A Ex32: 相位共轭镜 37
y5N ,~@$r Ex33: 稳定腔 38
xB,(!0{` Ex33a: 半共焦腔 38
=QW:},sp Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
rNeSg =j Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
-](3iPy} Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
8~v E Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
ux1SQ8C * Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
rM)-$dZ Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
ItwJL` Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
ePe/@g1K* Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
LAv!s/ O$= Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
7hl,dtn7 Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
6 q@VkzF Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
#<gD@Jyb u Ex33l: 谐振腔耦合 43
TbR!u:J Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
qm|T<zsDY# Ex34: 单向稳定腔 45
ZvkBF9d Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
a'YK1QX Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
{KM5pK?,BJ Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
_rfGn,@BH Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
<jtu/U]78| Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
~19&s~ Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
+{@hD+ Ex36: 有限差分传播函数 57
I] 0
D*z Ex36a: FDP与软孔径 58
,B$m8wlI| Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
NEcE -7aT Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
Un{ 9reX5 Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
{{Z3M> Q Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
btv.M Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
]B9Ut&mF; Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
V. ~C.x Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
KmaMS(A(3 Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
Oo8"s+G Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
w$[ck= Ex38: 剪切干涉仪
ys Td'J 62
hT[w" &3 Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
kac]Rh8vO Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
^RE("'+ Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
W,p?}KiO
T Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
pXq5|,aC Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
=aJb }X Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
|-.r9;-b Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
b%D}mxbS Ex46: 光束整形滤波器 68
A<P rsk! Ex47: 增益片的建模 68
l|'{Cb
Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
?;?$\ b= Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
6@cT;=W;xj Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
fv?vfI+m Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
KImazS^ Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
f)%8*B Ex48: 倍频 70
pTIE.:g( Ex49: 单模的倍频 71
U8 icP+Y Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
i9quP"< 9 Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
%Astfn(U{4 Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
o%$'-N Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
rT{ + h}vO Ex52: 锥像差 72
Tq`rc"&7u Ex53: 厄米高斯函数 74
*/E5<DO Ex53a: 厄米高斯多项式 75
Uh8c!CA8:\ Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
e B xOa Ex54: 拉盖尔函数 75
w}
1~ Ex55: 远场中的散斑效应 75
N!W2O>VS Ex56: F-P腔与相干光注入 75
= , ^eQZR: Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
y%=t((.Z Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
[SX> b"L Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
;&MI
M`&$ Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
g Q~X;' Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
{8Uk] Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
E LqpIXq# Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
={gf x; Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
%W:]OPURK Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
1*u i|fuK Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
=}7[ypQM`] Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
ew{(@p+$ Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
n*vzp?+Y Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
'+* {u]\ Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
Kzz]Z O*3 Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
[
#1<W`95 Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
";$rcg"%X Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
J'no{3Kt z Ex60a: 对散焦的简单优化 80
D4e!A@LJ Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
^i!6q9<{e Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
j65qIw_Z Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
A6# 5 z Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
cop \o4ia Ex61: 对加速模型评估的优化 82
R@Kzdeo Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
7"0l>0 \ Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
N 56/\1R Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
,z+7r l Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
380M &Guh Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
eJ
O+ MurO Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
C!Oz' ~l Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
zxffjz,Fe: Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
k1)=xv#S Ex67a: 六边形透镜阵列 88
x\MzMQ#Bf Ex67b: 矩形透镜阵列 88
}:2G D0Ru Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
J5 2- qR/ Ex67d: 矩形柱透镜 88
vRn"0Mzl8 Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
JXA!l ?% Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
>p;cbp[ht Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
`rLy7\@; Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
k-N `
h Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
|E#+X Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
lZ![?t}2` Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
>GV = % Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
:$J4T;/{ Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
>wOqV!0< Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
@0{vA\ Ex69c: 速率方程与单步骤 92
8Z:T.Gc Ex69d:
半导体增益 92
E +$%88 Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
PH]/*LEj Ex69f: 速率方程的数值举例 93
qZz?i Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
oYn|>`+6:y Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
AYnk.H-v Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
h~R= ?%H[ Ex69j: 稳态速率方程的解 93
N=[# "4I Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
d nW #" Ex70: Udata命令的显示 93
Q" +)xj Ex71: 纹影系统 94
"q,.O5q}Y Ex72: 测试ABCD等价系统 94
-0 o1iU7 Ex73: 动态存储测试 95
y.PsC ' Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
U&}v1wdZ3 Ex75: 锥面镜 95
4gkaCk{] Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
}cPH}[ $zF Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
DN% b!K: Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
} >
pNf Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
EFqYEDXW Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
2Sg^SZFH+o 。。。。后续还有目录
[zv@} @$ 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
Op2@En|d z&a>cjt_; 
