前言
u"WqI[IV 3>Ne_kY 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。
:Nr y | <oFZFlY@ 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。
d A[MjOd3 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。
mmN!=mf* #3f S_;G 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。
^p@R!228 \J]qd4tF 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。
G54,`uz2 不当之处，敬请指正！
AeQIsrAHE wD*z >v$ M 1>2Q[h7 目录
!YM;5vte+ 前言 2
*hm;C+<~ 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
5V"Fy&}: 2、带有反射壁的空心波导 7
")gd)_FOS 3、二元光学元件建模 14
tTX@Bb8 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
cx+li4v 5、大气像差与自适应光学 26
|._9;T-Yde 6、热晕效应 29
%.NOQ<@W 7、部分相干光模拟 34
~7kIe+V 8、谐振腔的
优化设计 43
>Rnj6A|Q 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
X+R?>xq{=h 10、非稳环形腔模拟 53
Uk2U: 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
G $P|F6
12、体全息模拟 63
? ;q 13、利用全息图实现加密和解密 68
oo+nqc`,O 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
z~ Ec * 15、拉曼放大器 80
$@VQ{S 16、瞬态拉曼效应 90
S4'\=w # 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
0EA<ip 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
N:_U2[V^d 19、光学参量振荡器 109
P
S$6`6G 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
Y[\ZN 21、ZIG-ZAG放大器 122
;$0)k(c9 22、多程放大器 133
SL j2/B0 23、调Q激光器 153
5os(. 24、
光纤耦合系统仿真 161
G#|`Bjv"aP 25、相干增益模型 169
Lwy9QZL 26、谐振腔往返传输内的采样 181
CP%?,\ 27、光纤激光器 191
jTDaW8@L
(F wWyt GLAD案例索引手册
hxedQvW Z2%ySO 目录
Kgb 3>r M?3N h; 目 录 i
IPIas$ 
AJ:(N V1= GLAD案例索引手册实物照片
d/m.VnW GLAD软件简介 1
U^xz >:~ Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
8ph*S&H Ex1a: 基本输入 2
]<zjD%Ez Ex1b: RTF命令文件 3
0fpxr` Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
AwC"c ' Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
&2,0?ra2& Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
E &wz0d;gf Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
HZ+l){u Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
:B(vk3;U! Ex3: 单位选择 7
'0\v[f{K3G Ex4: 变量、表达式和数值面 7
Rl%?c5U/$ Ex5: 简单透镜与平面镜 7
'H]&$AZ;@ Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
m"r=p Ex7: mirror/global命令 8
j&c YRKpz Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
$&C~Qti|G Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
A\1X- Mm Ex8b: 离轴单抛物面 12
(sfy14>\ Ex8c: 椭圆反射镜 12
a9"1a' Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
T-
|36Os4 Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
Y]33:c_;Mo Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
Sp2<r I Ex10: 宏、变量和udata命令 17
3om_Z /k Ex11: 共焦非稳腔 17
]'[(MH" Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
W{v{sQg Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
/ta5d;@ Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
wt(Hk6/ B Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
0|^/ e -^ Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
*wd@YMOP Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
b)e';M Ex13: 相位像差 20
;
{ MK Ex13a: 各种像差的显示 21
Wj}PtQ%lp/ Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
b;O@|HK&~ Ex14: 光束拟合 23
: =J^ "c Ex15: 拦光 24
Jj :Bi&C Ex16: 光阑与拦光 24
0YApaL+jt Ex17: 拉曼增益器 25
v[*&@aW0n Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
3%N bT Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
^G*zFqa+` Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
itpljh Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
@8 ;0p Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
l"ZfgJ}W Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
|vI1C5e Ex24: 大气像差与自适应光学 31
9cO
m$ Ex24a: 大气像差 32
+,H6)'#Z Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
9_07?`Jr
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
`PH*tdYrh Ex25: 地对空激光通讯系统 32
&AS<2h B Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
3SU:Xd(\o Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
^-|yF2>` Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
O6Gg?j Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
>e4w8Svcy 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
:/1/i&a Ex28: 相位阵列 35
WL6p+sN' Ex28a: 相位阵列 35
m$U rY(6d
Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
x|6#
/m Ex29: 带有风切变的大气像差 35
"V> 7u{T Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
^9ZW }AAO Ex31: 热晕效应 36
2|8&=K / Ex31a: 无热晕效应传输 37
; 44?`[oP Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
sHr!GF Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
pR
V L}^Rk Ex32: 相位共轭镜 37
u{@b_7 5Y Ex33: 稳定腔 38
5nhc|E)C Ex33a: 半共焦腔 38
o3mxtE] Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
v8< MAq Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
BU|bo") Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
6-'Y* Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
lk5}bnd5 Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
I2b\[d Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
> H ,t^i}@ Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
- /s2' Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
cE*Gd^ Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
` _+j+ Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
4~G++|NQ Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
-6+&?f Ex33l: 谐振腔耦合 43
ye9-%~sjX Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
9tnW: Nw~ Ex34: 单向稳定腔 45
CVi3nS5Yl Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
GUe&WW:Sqk Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
iG[an*#X Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
UeV Rd Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
NA,)FmQjk Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
]< 0|" NL Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
[hf#$Dl | Ex36: 有限差分传播函数 57
D/CSR= b Ex36a: FDP与软孔径 58
HDyus5g
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
lW,rzJ1 Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
_fH.#C Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
3N) b J Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
Y9T aU]7] Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
)w8h2=l Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
5PPV`7Xm9 Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
v ZM.gn Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
R4< }kA,. Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
s|U= _,. Ex38: 剪切干涉仪
kzhncku 62
s%nx8 " Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
Z J9J*5!C Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
r00 fvZyK Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
5MH\Gq e7 Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
swvn *xr Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
|?CR|xqT Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
a %"My;8 Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
(^'TT>2B Ex46: 光束整形滤波器 68
)mi Y>7K Ex47: 增益片的建模 68
+53 Tf Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
PsTPGK#S Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
=dD<[Iz6 Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
@Iz vObK Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
l BS!=/7 Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
4oT1<n`r+ Ex48: 倍频 70
q1sK:)Hu+ Ex49: 单模的倍频 71
[?m DTD8zU Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
s5T$>+
a Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
V3fd]r IP Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
TJ3 CXyRq Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
m5lMh14E Ex52: 锥像差 72
PDaHY Ex53: 厄米高斯函数 74
$E@L{5Yt Ex53a: 厄米高斯多项式 75
F23/|q{{ Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
S?Q4u!FC Ex54: 拉盖尔函数 75
gNJ,Bj Pd Ex55: 远场中的散斑效应 75
il `O*6- Ex56: F-P腔与相干光注入 75
_IJPZ'Hr Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
qt 5CoxeJ Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
!> T.*8 Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
rMIr&T Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
`An`"$z Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
!={Z]J Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
L6yRN>5a E Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
xg %EQ Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
]Y Q[ ) Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
!_rAAY Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
T c t8NG Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
ZKTOif} Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
Qi`Lj5;\F Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
N%!8 I Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
P]:r'^Yn Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
mw%do& e Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
v
0mc1g+9 Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
=zBcfFii`w Ex60a: 对散焦的简单优化 80
/,dcr* Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
xWlj.Tjt} Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
Lbk?( TL Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
FOiwB^$ > Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
VAf"B5 R Ex61: 对加速模型评估的优化 82
:GXiA Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
@~% R%Vu Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
NXsDn&&O Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
tcyami6D4 Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
NfizX!w& Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
_MQ) Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
p\OUx Am Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
jY 'svD~ Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
f*KNt_|: Ex67a: 六边形透镜阵列 88
7Y T% .ID Ex67b: 矩形透镜阵列 88
]V*s-och' Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
9r.O s Ex67d: 矩形柱透镜 88
i"mN0% Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
9/3gF)I} Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
U@21N3_@_ Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
d_s=5+Yj Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
{`,dWjy{% Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
! J`>;& Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
D^ZG- WR Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
A+P9M \u. Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
jp= z
^l Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
y%%D =" Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
2no Ky}q Ex69c: 速率方程与单步骤 92
q6DuLFatc* Ex69d:
半导体增益 92
nmI os]B Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
K8[vJ7(!| Ex69f: 速率方程的数值举例 93
(jb9U k_t Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
mQEE?/xX; Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
/)RyRS8c Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
)!SA]>- Ex69j: 稳态速率方程的解 93
|@'/F #T Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
7<FI[ Ex70: Udata命令的显示 93
}AfX0[!O Ex71: 纹影系统 94
We%HdTKT Ex72: 测试ABCD等价系统 94
#r5IwyL Ex73: 动态存储测试 95
Gy}WZ9{ Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
9! 'qLO Ex75: 锥面镜 95
F }9!k LR Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
bO 8 >w9MF Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
%L;z ~C Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
`^ FAD Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
2@7f^be Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
B%y?+4;zA 。。。。后续还有目录
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2rxZN\gyL }ACWSk WK 
