前言
[f O]oTh Y ciZU 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。
{?5 EOp~ o<C~6 7o_ 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。
-O( .J' =8 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。
f3yZx!K_Br
3 FNj~=N 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。
6 1gZZM _k
~bH\ ( 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。
-sc@SoS 不当之处，敬请指正！
ky!'.3yoI [dt1%DD`M /]+t$K\cBq 目录
hP 9+|am% 前言 2
:+[q ` 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
\f 2、带有反射壁的空心波导 7
u_:"
u 3、二元光学元件建模 14
@8/-^Rh* 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
NINyg"g< 5、大气像差与自适应光学 26
6'q s=Ql 6、热晕效应 29
w l9E 7、部分相干光模拟 34
a<vCAFQ 8、谐振腔的
优化设计 43
T}4 RlIZF 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
: [AW 10、非稳环形腔模拟 53
y YF80mnJz 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
'<XG@L 12、体全息模拟 63
bLf }U9 13、利用全息图实现加密和解密 68
W6wgX0H 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
Kq .)5%~> 15、拉曼放大器 80
q l8CgL 16、瞬态拉曼效应 90
4'X^YBm 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
BJ{mX>I( 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
u1>| 2D 19、光学参量振荡器 109
*!.'1J:YJ( 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
Pb[wysy 21、ZIG-ZAG放大器 122
( wbG0lu 22、多程放大器 133
Lww0 LH
> 23、调Q激光器 153
{){i
ONd 24、
光纤耦合系统仿真 161
seq
S*^7 25、相干增益模型 169
}0f[x ?V 26、谐振腔往返传输内的采样 181
&|gn%<^ 27、光纤激光器 191
.O lq_wuH /4=O^; GLAD案例索引手册
Zkxt>%20~ nP_ s+k 目录
~0worI? "CLd_H*)c 目 录 i
+gT?{;3[i 
9Y-s],2V GLAD案例索引手册实物照片
5GpR N GLAD软件简介 1
(^ 05 7 Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
b ]*9![_ Ex1a: 基本输入 2
T_I"Tsv Ex1b: RTF命令文件 3
*4+;E y Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
x ~Pv Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
"-^TA_XfI Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
[n66ZY#U] Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
4 d6F4G4U Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
uZW1
:cx Ex3: 单位选择 7
HM--`RJ Ex4: 变量、表达式和数值面 7
YMJjO0 Ex5: 简单透镜与平面镜 7
{]|};E[}m Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
oIbd+6>f Ex7: mirror/global命令 8
6)DYQ^4y Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
yjN|PqtSV Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
\!s 0VEE Ex8b: 离轴单抛物面 12
t5e% "}>7H Ex8c: 椭圆反射镜 12
6C) G Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
UyIjM ;X Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
]36 R _Dp Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
%.[GR Ex10: 宏、变量和udata命令 17
!XgkK k Ex11: 共焦非稳腔 17
I_Oa<J\+ Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
ks'25tv}F Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
'&s:,o-p Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
*gZ4Ub|O Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
.qF@
}dO Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
f@>27&'WV Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
H
VG'v>s@ Ex13: 相位像差 20
,?i#NN5p Ex13a: 各种像差的显示 21
^=Up U B Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
hC5iv J Ex14: 光束拟合 23
8a e]tX5$ Ex15: 拦光 24
L suc*Ps Ex16: 光阑与拦光 24
R-hqaEB Ex17: 拉曼增益器 25
UGr7,+N&w Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
"S)4Cjk Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
jskAT A
/ Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
UZ&bT'>;9g Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
q4(&.Al\@ Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
a<c % Xy/ Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
qFf'RgUtP Ex24: 大气像差与自适应光学 31
j}S Ex24a: 大气像差 32
C6O1ype Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
RR^I*kRH Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
E}\^GNT Ex25: 地对空激光通讯系统 32
Wu:vO2aw8 Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
#). om*Xh Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
hGD7/qTN Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
n5oB#>tI0 Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
){R_o5 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
-\AB!#fh Ex28: 相位阵列 35
[0 F+t,` Ex28a: 相位阵列 35
jcFh2 Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
j[) i>Qw Ex29: 带有风切变的大气像差 35
-twIF49 Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
}"Y]GH4Y Ex31: 热晕效应 36
-Qqb/y Ex31a: 无热晕效应传输 37
<k}>eGn Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
3"!2C,3c# Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
X Q,I Ej| Ex32: 相位共轭镜 37
GEIMCg(TRj Ex33: 稳定腔 38
`;5UlkVZ5 Ex33a: 半共焦腔 38
BJ~Q\Si6 Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
yBht4"\Al Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
uoaF(F- Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
#y}@F G Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
M ~.w:~Jm Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
Yy>%dL Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
z15(8Y@2] Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
:
bT*cgD{ Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
7D om[f Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
`H ^Nc\P# Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
r/:s2 oQ Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
J'^BxN& Ex33l: 谐振腔耦合 43
m'oVqA& Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
lb`P9mbr+ Ex34: 单向稳定腔 45
W&BwBp ]K Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
u =#LY$ Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
)Qb1$%r. Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
,t61IU3" Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
`k _5Pz\ Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
vy@;zrs Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
dFo9O!YX[f Ex36: 有限差分传播函数 57
{3`#? q^o' Ex36a: FDP与软孔径 58
aW4 tJN%! Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
#B)/d?aa' Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
76$19 Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
OQ W#BBet@ Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
B2W PjhzD Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
fcD$km Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
1}KNzMHk9 Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
`S{< $:D Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
"{qhk { Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
a5L#c= Ex38: 剪切干涉仪
7 fqK{^ L 62
&FkKnz4IZ Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
I2YQIY+ Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
+lO
Y
IQ Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
>:Xzv Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
d7$H})[^ Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
.;iXe Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
7+#^:;19` Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
IP&En8W+ Ex46: 光束整形滤波器 68
<s]K~ Vo Ex47: 增益片的建模 68
N;Hrc6nin^ Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
4 h :Oo Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
H<X4R Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
hLYSYMUb Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
] A9Vh Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
~ ;wSe[ Ex48: 倍频 70
Wy)|-Q7 Ex49: 单模的倍频 71
zP
rT0 Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
[M@i,d-;A Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
pWbzBgM?nU Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
UFouIS #L Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
}@SZ!-t%rD Ex52: 锥像差 72
@bfaAh~ Ex53: 厄米高斯函数 74
\
$X3n\ Ex53a: 厄米高斯多项式 75
A{y3yH`#h Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
X O J/$y Ex54: 拉盖尔函数 75
ItC *[ Ex55: 远场中的散斑效应 75
H,:Cg:E/^ Ex56: F-P腔与相干光注入 75
4kxy7 ] W Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
XRJ<1w: 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
a%Mbq; 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
%q2dpzNW
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
j3C p o
x Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
PPPRO.y Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
=
fuF]yL% Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
+qD4`aI Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
A6q,"BS^d Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
Ibd7[A\ Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
#wx0xQ~,J Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
JEU?@J71O Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
e>uV8!u Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
[^1;8Tbk Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
AN$}%t" Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
7bQ#M )} Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
xqmJP bA
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
*ZKfyn$+~ Ex60a: 对散焦的简单优化 80
b0m1O. &I_ Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
q<,? :g$k Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
nU[RO y5 Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
vh
KA8vr Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
=QRLKo#_ Ex61: 对加速模型评估的优化 82
kS/Zb3 Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
04WKAP'c
N Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
;G;vpl Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
1a/@eqF'' Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
Ndx.SOj Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
g#9K G Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
lv&<kYWY Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
qB<D'h7 Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
9)aX LM4Y Ex67a: 六边形透镜阵列 88
6.KR(V Ex67b: 矩形透镜阵列 88
?
Yy[8_(tN Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
p?0 a"5Q Ex67d: 矩形柱透镜 88
N@?Fpmu/k Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
)nQpO"+M Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
V8[woJ5x Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
'n )M0e Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
YU M%3 Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
r}D`15IHJ Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
]c[80F- Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
S"5</* Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
KB *[b Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
/_26D0}UuF Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
)q &uvfQ1( Ex69c: 速率方程与单步骤 92
'u_ 'y Ex69d:
半导体增益 92
WASs'Gx Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
e u^z&R!um Ex69f: 速率方程的数值举例 93
Q 4CxtY Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
HQQc<7c ", Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
.CQ
IN] iD Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
C Ij3D" Ex69j: 稳态速率方程的解 93
k2 k/v[60 Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
i,<TaW*I Ex70: Udata命令的显示 93
+ :iN oDz Ex71: 纹影系统 94
c5R58#XK= Ex72: 测试ABCD等价系统 94
kX+y2v(2++ Ex73: 动态存储测试 95
.QRQvtd. Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
Z fL\3Mn Ex75: 锥面镜 95
^|>vK,q$I Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
B07(15y] Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
sJw3o7@pg Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
oBifESJ Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
]{.rx), Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
;IXDZ#; 。。。。后续还有目录
$@}6P,mg 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
+ [|2k(U Y.[^3 
