前言
ph3dm\U. J |8 u 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。
)-i (%;,*e #* 8^ar< 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。
}dEf |6_ 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。
= d !YM6G ko~e*31_E 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。
vfh\X1Ui} b\xse2# 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。
NH,4>mV$! 不当之处，敬请指正！
vs*@)'n0 } .0d x@Sbv fh&Q(:ZU 目录
A*W/Q<~I 前言 2
:ZXaJ! 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
p0pA| 2、带有反射壁的空心波导 7
?u{D-by%& 3、二元光学元件建模 14
Eq5X/Hx 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
)!sjXiC!h 5、大气像差与自适应光学 26
De49!{\a 6、热晕效应 29
.Txwp?}; 7、部分相干光模拟 34
"@ itn 8、谐振腔的
优化设计 43
Jx8DVjy 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
o ho~?.F 10、非稳环形腔模拟 53
KwxJ{$|xH 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
B\>3[_n 12、体全息模拟 63
a*o k*r 13、利用全息图实现加密和解密 68
s)9 sb J 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
XE;aJ'kt 15、拉曼放大器 80
#/WjK r n 16、瞬态拉曼效应 90
oXGP6# 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
J*qo3aJjE 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
9YwS"~Q =w 19、光学参量振荡器 109
W\z <p P 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
U> {CG+X 21、ZIG-ZAG放大器 122
Bh6lK}9 22、多程放大器 133
q/3co86c 23、调Q激光器 153
)umW-A 24、
光纤耦合系统仿真 161
,fy qa 25、相干增益模型 169
a&gf0g;@I 26、谐振腔往返传输内的采样 181
dg;E,'e_
p 27、光纤激光器 191
V V Aw y6 H &0S GLAD案例索引手册
9~}8?kPNw= ~tqNxlA 目录
t\lx*_lr Hj X)5@"o( 目 录 i
4cAx9bqA 
UG,n
q GLAD案例索引手册实物照片
b pfSe GLAD软件简介 1
Y67i\U>? Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
CdiL{zH\3 Ex1a: 基本输入 2
4?~Ei[KgQn Ex1b: RTF命令文件 3
r B3b Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
i$4lBy_2 Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
Jry643K>:; Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
2 $oGy Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
)auuk< Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
Bq b3[^;~ Ex3: 单位选择 7
6 bt{j Ex4: 变量、表达式和数值面 7
zKaEh
Ex5: 简单透镜与平面镜 7
8?k.4{? Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
K?mly $ Ex7: mirror/global命令 8
IV$2`)[A&X Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
:n(!, Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
#>qA&*+{n Ex8b: 离轴单抛物面 12
JT 5+d , Ex8c: 椭圆反射镜 12
p2o6 6t Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
O}"fhM k Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
~sc@49p Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
AmT*{Fz8 Ex10: 宏、变量和udata命令 17
s&qr2'F+z Ex11: 共焦非稳腔 17
=|bW >y Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
\fD[Ej Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
M.}QXta Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
%b`B.A Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
7)a u#K6 Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
.t9zF-jk Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
MYeG r3V3 Ex13: 相位像差 20
|)u|@\{ Ex13a: 各种像差的显示 21
\)9R1zp/x Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
cOEzS Ex14: 光束拟合 23
q"pnFK9/L Ex15: 拦光 24
2E }^'o Ex16: 光阑与拦光 24
=6+j
Po{F Ex17: 拉曼增益器 25
+l_$}UN Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
9 TW Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
vW4N[ .+ Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
{v}jV{'^um Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
Q Ph6
p3bg Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
F`YxH*tO 7 Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
&g-uQBQI# Ex24: 大气像差与自适应光学 31
5Ai$1'*p Ex24a: 大气像差 32
#n} n
% Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
mPo] .z Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
U9p^?\-= Ex25: 地对空激光通讯系统 32
V/7?]?!xu Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
A)q,V SR8 Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
S~DY1e54GF Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
~j2=hk S
Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
7?JcB?G4 Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
Y ^f12% Ex28: 相位阵列 35
1
+'HKT} Ex28a: 相位阵列 35
8?7 :sfc Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
4\yKd8I Ex29: 带有风切变的大气像差 35
+bK.{1 Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
:WBl0`kW]4 Ex31: 热晕效应 36
k)R>5?_ Ex31a: 无热晕效应传输 37
:j2_Jn4UP Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
\4`2k Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
u +OfUBrf Ex32: 相位共轭镜 37
0Ti> PR5M Ex33: 稳定腔 38
m= < ;) Ex33a: 半共焦腔 38
&Wup
7 Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
8; s$?*G i Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
)(pJ~"'L Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
" V`MNZ Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
+>5
"fs$Y Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
G { $Zg Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
1dK^[;v>3 Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
VmB/X)) Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
9bT,=b; Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
Pne[>}_l/ Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
a;Y9 wn Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
`v)-v< Ex33l: 谐振腔耦合 43
m H'jr$ ? Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
Q' ^]lVY Ex34: 单向稳定腔 45
ud-.R~ f{e Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
LV 94i Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
;.h5; `& Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
yXw xq(32 Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
y o[!q|z Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
gGU3e(!Uc Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
c" J(? 1O Ex36: 有限差分传播函数 57
D] 2+<;>`> Ex36a: FDP与软孔径 58
s^9N7' Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
z@ A5t4+3 Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
w|PZSOJ Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
f |FQd3o) Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
\o@b5z ]e Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
^dYLB.'= Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
ASaG }h Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
b\?#O} Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
6SsZK)X Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
Pwz^{*u] Ex38: 剪切干涉仪
9#6ilF:F 62
g m], Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
fp4 d?3G Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
W9V%Xc`LQ Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
Ye!= Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
!HDk ] Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
=W ! m` Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
miHW1h[= Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
^ I,1kl~i Ex46: 光束整形滤波器 68
VV] {R' Ex47: 增益片的建模 68
L*h X_8J Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
?-\K V ha Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
x)vYc36H Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
#>ci!4Gz=Z Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
=4 JVUu~Z Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
o(~JZi k Ex48: 倍频 70
dGh<R|U3 Ex49: 单模的倍频 71
ZVIBmx Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
0#*\o1r\p Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
fBd +gT\S Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
;{Z2i% Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
p7H*Ff` Ex52: 锥像差 72
web&M!- Ex53: 厄米高斯函数 74
S% xGXmZ Ex53a: 厄米高斯多项式 75
R?|_` @@A Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
~T4 =Id Ex54: 拉盖尔函数 75
S8,+6+_7 Ex55: 远场中的散斑效应 75
( v
~/glf Ex56: F-P腔与相干光注入 75
! >S' eXt Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
vlj|[joXw 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
2,QkktJLo 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
`8'T*KU Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
i,yK&*>J J Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
BTd'bD~EA Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
At bqj? Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
Vj?.' ( Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
& vLX Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
@ #X zk?+ Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
@Qc[' V) Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
b$Uwj<v Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
B|GJboQ Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
%] #;
~I% Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
vCpi|a_eCu Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
Y6D =tb Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
TyBNRnkt Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
\Gv Vs Ex60a: 对散焦的简单优化 80
x(=kh%\; Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
f1~3y}7^Jq Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
dU&.gFw1 Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
HK[sHB& Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
;D^)^~7dh Ex61: 对加速模型评估的优化 82
l
E&hw Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
VhW;=y>} Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
vy"Lsr3 Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
Y\%}VD2k Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
q90S>c, Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
o" ]eAQ Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
k=~?!+p7 Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
ASYUKh,h Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
AV2q* Ex67a: 六边形透镜阵列 88
?&GMp[ Ex67b: 矩形透镜阵列 88
1I@4xC
#X Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
%#] T.g
Ex67d: 矩形柱透镜 88
YwF6/JA 0^ Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
d#b{4zF" Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
f<}!A$wd Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
+I Ze`M%n Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
!}3`Pl.(r Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
\iL,l87 Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
"=".ne Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
5~44R@` Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
0}^-, Q, Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
hx2C<;s4 Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
gOWyV @ Ex69c: 速率方程与单步骤 92
:>;ps R Ex69d:
半导体增益 92
t~a$|(
9 Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
8uGPyH Ex69f: 速率方程的数值举例 93
~NcJLU!au Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
|,7J!7T(I Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
N{`l?t0I Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
n47=eKd70 Ex69j: 稳态速率方程的解 93
=3zn
Ta } Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
EIYM0vls( Ex70: Udata命令的显示 93
dH/t|.% Ex71: 纹影系统 94
NSgHO`gU8 Ex72: 测试ABCD等价系统 94
QhG-1P3# Ex73: 动态存储测试 95
n% ` r Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
Vd/S81/ Ex75: 锥面镜 95
#VOjnc/rW Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
g_ >ZE Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
#pe{:f ? Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
x<Zhj3 Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
vaf9b}FL Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
eTF8B<? 。。。。后续还有目录
7XDV=PQ[ 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
NqZRS>60v v2n0[ b0
