前言
O$qxo
& ', WnT: 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。
>>cb0fH5 ,4Q1[K35B 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。
M_I.Y1| 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。
yt'P,m ty"|yA 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。
% Z8' h\| $ Jz(Lb{ 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。
~+A(zlYr~ 不当之处，敬请指正！
`rLcJcW v)b_bU]Hx R)@2={fd} 目录
':>u* 前言 2
5@lVuMIYT 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
oe'f?IY 2、带有反射壁的空心波导 7
D-/q-=zd 3、二元光学元件建模 14
^xyU *A}D 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
W\c1Q Y$E 5、大气像差与自适应光学 26
>1}@Q(n/}{ 6、热晕效应 29
+]3kcm7 B 7、部分相干光模拟 34
r|_@S[hZg 8、谐振腔的
优化设计 43
o=n F .y 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
;u8a %h! 10、非稳环形腔模拟 53
P=[_W;->} 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
u |mTF>L 12、体全息模拟 63
qkM)zO Z^ 13、利用全息图实现加密和解密 68
C09rgEB\B 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
y+aKk6(_W 15、拉曼放大器 80
UkTq0-N;2 16、瞬态拉曼效应 90
S4_C8 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
$} @gR]
Z 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
7D KTd^^M 19、光学参量振荡器 109
+S B>> 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
%/4_|.8u 21、ZIG-ZAG放大器 122
xZ]QT3U+ 22、多程放大器 133
k-N}tk/5 23、调Q激光器 153
q^DQ9B 24、
光纤耦合系统仿真 161
q$;j1X^ 25、相干增益模型 169
&z]x\4#, 26、谐振腔往返传输内的采样 181
64L;np> 27、光纤激光器 191
r j.X" SDc8\ms GLAD案例索引手册
j"A< qI B1V+CP3t 目录
l* $~Y0 3xz|d`A 目 录 i
~>#?.f 
<}p ]0iA GLAD案例索引手册实物照片
b['v0x GLAD软件简介 1
p9E/#U8A_ Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
VaW^;d# Ex1a: 基本输入 2
? Rk[P
cX< Ex1b: RTF命令文件 3
jL7r1pu5 Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
= fy\W=c Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
RW<10: Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
VRZqY7j}g Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
HUChg{[ Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
z1^3~U$} Ex3: 单位选择 7
o%,?v
9 Ex4: 变量、表达式和数值面 7
wmA TV/ Ex5: 简单透镜与平面镜 7
'
<?=!&\D Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
9X&=?+f Ex7: mirror/global命令 8
gN2oUbf8 Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
gZ| !' Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
r1Hh @sxn Ex8b: 离轴单抛物面 12
)$GCur~ Ex8c: 椭圆反射镜 12
^?2zoS#iw Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
XtQwLH+F
Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
GkIhPn(d Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
Lq62 Ex10: 宏、变量和udata命令 17
NM9,AG Ex11: 共焦非稳腔 17
2q(gWhcj Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
}H<Z`3_U% Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
01&@8z'E Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
1G6 \}El95 Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
VJP # Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
|2=@8_am Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
w59q* 2 Ex13: 相位像差 20
I4|"Ztw Ex13a: 各种像差的显示 21
73B[| J* Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
Uq @].3nf Ex14: 光束拟合 23
$@vB<(sk Ex15: 拦光 24
XDAP[V Ex16: 光阑与拦光 24
/i dI- Ex17: 拉曼增益器 25
%gQUog Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
j
sD]v)LB Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
o:&8H>(hn] Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
vcCNxIzEG Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
KLW>O_+ Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
%wXj P`# Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
sv&^sARN Ex24: 大气像差与自适应光学 31
3AglvGK7{ Ex24a: 大气像差 32
J[0 5T1 Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
HI{h>g T Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
<Y6 zJ#BD Ex25: 地对空激光通讯系统 32
o>nw~_ H\ Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
,(-V<>/*.| Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
4 Y}Nu Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
.vctuy& Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
4x&Dz0[[S Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
} K@m4`T Ex28: 相位阵列 35
P(FlU]q Ex28a: 相位阵列 35
" O-X*>?f Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
SSCs96 Ex29: 带有风切变的大气像差 35
OjAdY\
] 1 Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
Rnoz[1y?0 Ex31: 热晕效应 36
;N(L , Ex31a: 无热晕效应传输 37
w;{Q)_A Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
_3D9>8tzE7 Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
x/CM)!U) Ex32: 相位共轭镜 37
W!R0: - Ex33: 稳定腔 38
@"BhKUoV$K Ex33a: 半共焦腔 38
3! \h'5{ Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
c-5AI{%bl6 Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
z?Ok'LX Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
[|YvVA Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
M]p-<R\ Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
`A%WCd60Tc Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
cD6 ^7QF Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
j{r@>g;3 Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
#;~HoOK*# Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
^"D^D`$@ Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
Hi=</ Wy; Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
_k26(rdI@- Ex33l: 谐振腔耦合 43
UimofFmI% Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
AX$r ,KmE Ex34: 单向稳定腔 45
L%(NXSfu7 Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
Z'j[N4%BK Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
S< NK!89 Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
#) :.1Z? Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
g)^s+Y Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
P`{$7ST'Hh Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
Ex
z B{ " Ex36: 有限差分传播函数 57
.#bf9J OE Ex36a: FDP与软孔径 58
yU& ;\' Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
g hmn3 Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
CEI"p2 Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
%Z <{CV Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
HUD0
@HQI Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
x 55 W"q 7 Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
I=#`8deH( Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
R'`'q1=R Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
w EM=Tr/h Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
]b; m~|9 Ex38: 剪切干涉仪
8ta @@h 62
#+l`tj4b/ Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
\Z3K ~ Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
ObEz 0Rj Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
*l{epu m; Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
QEf@wv;T Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
/ @"{u0 Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
po*8WSl9c[ Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
~?Ky{jah:^ Ex46: 光束整形滤波器 68
L ?ht^ H Ex47: 增益片的建模 68
KzO"$+M Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
K&%CeUa Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
ur8+k4] \" Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
ciN\SA ZY Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
|xcI~ X7Q Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
p__wBUB Ex48: 倍频 70
c?HUW Ex49: 单模的倍频 71
^_|kEvk0 Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
]/1\.<uJId Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
X2Z)>
10 Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
bg -/
8, Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
Dho6N]86r Ex52: 锥像差 72
i cTpx#|= Ex53: 厄米高斯函数 74
iO5g30l Ex53a: 厄米高斯多项式 75
LZe)_9$ Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
QcQ%A%VIV Ex54: 拉盖尔函数 75
H,L{N'[Xph Ex55: 远场中的散斑效应 75
UTyV6~ Ex56: F-P腔与相干光注入 75
n_km]~ Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
U[f00m5{HV 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
zVw5 (Tc 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
; C$+8%P4 Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
j0 mN4Ny Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
5F~l;zT Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
":Tm6Nj Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
0,t%us/q Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
H"l4b4)N\ Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
vlbZ5 Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
hOAZvr fQ4 Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
;z4F-SY Q Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
2uE<mjCt-r Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
U*$P "sS` Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
$C\E TQ@ Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
i)z|=
|? Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
B{j><u xl Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
m fQ#n!{ZH Ex60a: 对散焦的简单优化 80
8-nf4=ll Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
tr,W)5O@L Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
!|&|%x 6@ Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
|g 3:+& Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
!g]5y= Ex61: 对加速模型评估的优化 82
dyWp'vCQs\ Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
c,2& -T} Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
g;63$_< Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
R}=5:)%w Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
o?Hfxp0} Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
;3cbXc@] Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
DYr#?} 40 Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
!lgL=Ys( Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
JkAM: ,^( Ex67a: 六边形透镜阵列 88
.Az36wD Ex67b: 矩形透镜阵列 88
;9T}h2^` B Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
lln"c Ex67d: 矩形柱透镜 88
Sf, z Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
&ry*~"xoh Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
rY_~(? XS Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
VyxYv-$Y Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
^U_T< x8{ Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
BkB>eE1)Ea Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
=*,SD Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
:DN!1~ZtW Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
w== BSH[ Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
e,p"=/!aY Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
u< BU4c/p Ex69c: 速率方程与单步骤 92
a+^` +p/5 Ex69d:
半导体增益 92
FXo f9fa_B Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
Lj1l ]OD Ex69f: 速率方程的数值举例 93
K&|h%4 O Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
,&t+D-s<f Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
V,&%[H [ Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
Y P2VSK2Q Ex69j: 稳态速率方程的解 93
C&
+MRP Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
") |/\ w, Ex70: Udata命令的显示 93
h:%,>I%{ Ex71: 纹影系统 94
e% \^V\L Ex72: 测试ABCD等价系统 94
+lym8n~-O Ex73: 动态存储测试 95
aDbq h~7 Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
I a&*JYM[ Ex75: 锥面镜 95
.Mq#88o.* Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
7Aqg X0) Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
x>#{C,Fi Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
]" 'yf;g Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
iE~!?N|a3 Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
+K 4XMf 。。。。后续还有目录
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DxGiU O*xx63%jR
