前言
;g!xQvcR #p;4:IT 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。
}C9VT Js| @|JPE%T 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。
aA!@;rR<yU 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。
C8O7i[uc gogl[ gHO 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。
EV by 9! @*AYm-k 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。
) >- D={ 不当之处，敬请指正！
f[w jur `K@5_d b\ <[*h_gE5 目录
Vw6>:l <+< 前言 2
F=P+;%. 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
0YgFjd
5 2、带有反射壁的空心波导 7
g0[<9.ke 3、二元光学元件建模 14
fwz5{>ON] 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
O#<|[Dzw 5、大气像差与自适应光学 26
w0F:%:/ 6、热晕效应 29
KR+ a Y. 7、部分相干光模拟 34
)4 VL m 8、谐振腔的
优化设计 43
W,L>'$#pM 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
aH~ x7N6! 10、非稳环形腔模拟 53
W_Ws3L1;N 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
"oKj~:$ 12、体全息模拟 63
}-k_?2"A 13、利用全息图实现加密和解密 68
t(LlWd 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
; +#za?w 15、拉曼放大器 80
N
P0Hgd 16、瞬态拉曼效应 90
'2i)#~YO< 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
!kjr> :)x 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
oqQ ? 2k<@ 19、光学参量振荡器 109
PAO[Og,- 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
8=u+BDG 21、ZIG-ZAG放大器 122
".Q!8j"@f 22、多程放大器 133
- O5(% 23、调Q激光器 153
E : LQ! 24、
光纤耦合系统仿真 161
;NN(CKZ9A 25、相干增益模型 169
T5X'D(\| 26、谐振腔往返传输内的采样 181
0|*UeM 27、光纤激光器 191
HCn ]# Z1qATX Xf GLAD案例索引手册
Sj=69>m]5 a v| 6r# 目录
hIg, 0B n+A'XBHk 目 录 i
]C toK%k 
6#lC(ko' GLAD案例索引手册实物照片
0'`8HP GLAD软件简介 1
Ot8S'cB1,$ Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
}tS6Z:fOY Ex1a: 基本输入 2
""U?#<}GD Ex1b: RTF命令文件 3
:w &)XI34 Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
o )} < Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
v1tN
DyM6 Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
D RF uvU+e Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
OKLggim{ Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
Z2pN<S{5 Ex3: 单位选择 7
8bKWIN g_n Ex4: 变量、表达式和数值面 7
+H m+ #o Ex5: 简单透镜与平面镜 7
ZE3ysLk m Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
"a%ASy>?g Ex7: mirror/global命令 8
6XxG1]84 Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
Kr}M>hF+| Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
gP hw.e"" Ex8b: 离轴单抛物面 12
1\. zOq# Ex8c: 椭圆反射镜 12
^5'/ }iR2N Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
|?t8M9[Z Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
)DZ-vnZ#t0 Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
Vlxb<$5Nh Ex10: 宏、变量和udata命令 17
lN`_0 Ex11: 共焦非稳腔 17
nluyEK Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
^xk ppN2 Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
lVp~oZC6[ Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
{-7yZ]OO$ Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
ek .WuOs Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
^*UfCoj9Z Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
D A)0Y_ Ex13: 相位像差 20
.0*CT:1=0 Ex13a: 各种像差的显示 21
Hpo?|;3D5 Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
pQ-^T.' Ex14: 光束拟合 23
<[B[ Ex15: 拦光 24
w)y9!li Ex16: 光阑与拦光 24
#* /W!UOu Ex17: 拉曼增益器 25
8iH;GFNJ7' Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
[#*?uu+
jK Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
pN f9 Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
,5+X%~' Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
x_iy;\s1 Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
JLV}Fw Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
MHT,rqG Ex24: 大气像差与自适应光学 31
2Q'XB Ex24a: 大气像差 32
{ )GEgC Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
U.j\ u>a Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
MfpWo w-#{ Ex25: 地对空激光通讯系统 32
zam0(^= Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
byj mH Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
iYQy#kO Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
mW(_FS2%, Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
]Q_G /e 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
0}7Rm> Ex28: 相位阵列 35
?;#3U5$v Ex28a: 相位阵列 35
A =[f >8 Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
GT IfrqT Ex29: 带有风切变的大气像差 35
88 =FPEU Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
,4T $ Ex31: 热晕效应 36
BNoCE! Ex31a: 无热晕效应传输 37
<7-,`
Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
0B:{4Lsn& Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
}(%}"%$ Ex32: 相位共轭镜 37
>,]e[/p Ex33: 稳定腔 38
*]| JX& Ex33a: 半共焦腔 38
} b\q<sNE{ Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
h|uP=0 Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
:-@P3F[0 Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
b|@op>UZ Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
e`2 R{H Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
sU_4+Mk Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
W9m[>-Ew Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
Py0 i%pZ Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
x 4A~MuGU Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
./*,Thc Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
iZUz6 Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
LuQ
M$/i Ex33l: 谐振腔耦合 43
xdU
pp~}+. Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
F T<* Ex34: 单向稳定腔 45
HPCA$LD Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
4qcIo O Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
c(g^*8Pb Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
[>9"RzEl Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
{Qmb!`F Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
/2V',0 Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
]BD5+>; Ex36: 有限差分传播函数 57
CIvT5^} Ex36a: FDP与软孔径 58
> 5:e1a?9 Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
a} 7KpKCD Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
H Z4
^T7G Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
Q>g$)-8 Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
+~.Jw#Hq S Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
J` --O(8Ml Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
I2!HXMrp Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
0]0M>vx
u Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
N ^`Efpvg Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
/j \TmcnU^ Ex38: 剪切干涉仪
qc"/T16M] 62
KCT"a :\ Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
SFNd,(kB*z Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
PH &m s Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
V)jhyCL Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
buyz>IC P Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
J0bs$ Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
0DT2q M[, Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
.u3W]5M| Ex46: 光束整形滤波器 68
R}<s~` Pl Ex47: 增益片的建模 68
kakWXGeR Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
RA67w& Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
&c ~)z\$ Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
bdh gHjz Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
b#j5fEY Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
N |L5Ru Ex48: 倍频 70
yvwcXNXR@ Ex49: 单模的倍频 71
[kkcV5I- Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
5R
G5uH/-< Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
=B %e0M Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
'2{o_<m Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
~,7R*71 Ex52: 锥像差 72
r26Wys i~% Ex53: 厄米高斯函数 74
~Nh7C b _ Ex53a: 厄米高斯多项式 75
v]S8!wU Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
.;6bMP[YA Ex54: 拉盖尔函数 75
g<3>7&^ Ex55: 远场中的散斑效应 75
D$
z!wV Ex56: F-P腔与相干光注入 75
?V&a |:N9 Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
7^X_tQf 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
7s 3 <} 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
IvH+94 [)
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
n K=V` Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
7J/3O[2 Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
F\<i>LWT' Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
ID Zn ,^ Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
_
RT}Ee}Y Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
M/;g|J
jM Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
a a]v 7d Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
U %l{>*q Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
{4*%\?c,n Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
d<e.`dhc Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
`r Ql{$9IC Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
&t4(86Bmq Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
!1 R Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
,/9|j*9H Ex60a: 对散焦的简单优化 80
h 42?^mV4? Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
c?S402M} Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
Xw5" JE!. Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
'5\1uB PKW Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
+M:Q !' Ex61: 对加速模型评估的优化 82
U5=J;[w}N Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
a}\JA`5;)Z Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
=h{2!Ah7
X Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
1qF.0 Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
I*"] !z1 Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
B ;Vl+}R Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
R)z|("%ec Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
=c'LG Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
K.~U%v} Ex67a: 六边形透镜阵列 88
)
| a5Qxz Ex67b: 矩形透镜阵列 88
C54)eT 6 Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
B %/Pn
2 Ex67d: 矩形柱透镜 88
k@'.d)y0` Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
% e(,P L Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
OMU#Sx! 6 Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
& \r%&IX/ Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
hyp`6?f Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
Ql
1# l:Q Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
sEa:p: ! Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
oCS NA.z Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
I\_ R &
v Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
* RO ~%g Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
NR5A"_' Ex69c: 速率方程与单步骤 92
l{4\Wn Va Ex69d:
半导体增益 92
? }.(k/ Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
4w,}1uNEf Ex69f: 速率方程的数值举例 93
PhQD}|S Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
;DTNw= Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
{ig@Iy~DT Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
i y 5 Ex69j: 稳态速率方程的解 93
c=gUY~ Rl Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
F
7=-k/k Ex70: Udata命令的显示 93
1N &U{#4 Ex71: 纹影系统 94
'%,Re-8O Ex72: 测试ABCD等价系统 94
+ Muyp]_ Ex73: 动态存储测试 95
'"EOLr\Z, Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
<~3 a aO Ex75: 锥面镜 95
}|d:(* Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
ntT | G0E Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
C+Z"0\{o Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
{SJLM0=Z Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
c8u0\X, Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
y-U(`{[nM 。。。。后续还有目录
/D q]=P 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
y.Py>GJJ1S ~gf $ L9
