前言
6>vj({,1Y* dm 2_Fj 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。
y-Ol1R3:c# sP&E{{<QTF 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。
43VuH 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。
Em?skUnG, #Gg^f m 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。
2KzKNe( gM= ~dBz 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。
Hm iwpI 不当之处，敬请指正！
@a3<fmJ >H%8~ Oek N C sUC 目录
lA ,%'+- 前言 2
oC?b]tzj 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
1ii.nt1 u 2、带有反射壁的空心波导 7
i &KbzOY 3、二元光学元件建模 14
XH*^#c 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
oJR!0nQ 5、大气像差与自适应光学 26
h*K hH>\ 6、热晕效应 29
[+%*s3`c# 7、部分相干光模拟 34
~/.&Z`ls 8、谐振腔的
优化设计 43
+HcH]D; 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
Fb}9cpz { 10、非稳环形腔模拟 53
fklM Yu4:n 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
C[Fh^ 12、体全息模拟 63
O4#zsr:" 13、利用全息图实现加密和解密 68
ov+qYBuFw 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
iN)@Cu7 15、拉曼放大器 80
bEE:6)]G 16、瞬态拉曼效应 90
+pV3 .VMH0 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
: L?zk"0C 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
un/R7 " 19、光学参量振荡器 109
[v& _MQ 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
"8rP?B( 21、ZIG-ZAG放大器 122
ae<KUThm. 22、多程放大器 133
OkQSqL 23、调Q激光器 153
q\/|nZO4 24、
光纤耦合系统仿真 161
nOB
]?{X 25、相干增益模型 169
1jF}g`At 26、谐振腔往返传输内的采样 181
WU \):n 27、光纤激光器 191
EHb:(|UA%8 DU tpd| GLAD案例索引手册
[|>.iH X o4J K$% 目录
nxJhK
T xM*v! J, 目 录 i
.xD-eWw3R 
`#UTOYx4 GLAD案例索引手册实物照片
$@NZ*m%?JQ GLAD软件简介 1
eu4x{NmQ Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
|p+VitM7 Ex1a: 基本输入 2
o+vf Ex1b: RTF命令文件 3
FD6|>G Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
B}jZ~/D} Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
H;CGLis Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
_Nj;Ni2rD Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
+ :t1P V;l Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
`?$R_u Fh: Ex3: 单位选择 7
" c]Mz&z Ex4: 变量、表达式和数值面 7
&@Q3CC DS Ex5: 简单透镜与平面镜 7
r`krv-,O$ Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
\i&yR]LF Ex7: mirror/global命令 8
uaGg 8 Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
{L+?n*;CA Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
<)}*S Ex8b: 离轴单抛物面 12
Gq{v)iN Ex8c: 椭圆反射镜 12
=:2V4H(F Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
:{fsfZXXr Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
_S[ H:b$? Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
WFB2 Ub7 Ex10: 宏、变量和udata命令 17
<wuP*vI "h Ex11: 共焦非稳腔 17
J+;.t&5R Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
L.GpQJ8u Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
XI0O^[/n{ Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
JvUKfsn u{ Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
87HV D Di Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
"<&F=gV Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
o+n U { Ex13: 相位像差 20
| 9 %>R* Ex13a: 各种像差的显示 21
"L ,FUo^& Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
*yf+5q 4t Ex14: 光束拟合 23
-1{N #c/U Ex15: 拦光 24
6^zv:C% Ex16: 光阑与拦光 24
-r,J>2`l Ex17: 拉曼增益器 25
`)%e U~ Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
)~5`A*Ku Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
E`X+fJx Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
:?S2s Ne2 Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
*L ^{p.K4 Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
I8[G!u71)_ Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
:4WwCpgz, Ex24: 大气像差与自适应光学 31
\Lc
pl-;? Ex24a: 大气像差 32
>Z3}WMgBN Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
uM\~*@ Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
2`lit@u&u Ex25: 地对空激光通讯系统 32
RJWlG'i Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
o`#;[
Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
"16==tLFE Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
+zlaYHj Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
8IX6MfR}C Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
U,]z)1#X| Ex28: 相位阵列 35
sFGX W Ex28a: 相位阵列 35
:;JJvYIs Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
-aO3/Ik [q Ex29: 带有风切变的大气像差 35
bT>^%
H3 Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
k _^d7yH Ex31: 热晕效应 36
C[pAa 8 Ex31a: 无热晕效应传输 37
pa+ y(!G Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
_2TI an } Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
BBp
Hp Ex32: 相位共轭镜 37
eAl&[_o|S Ex33: 稳定腔 38
>i0 FGmxH Ex33a: 半共焦腔 38
Vb1@JC9b Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
2=#O4k.@ Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
NZD
X93 Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
_h.[I8xgYG Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
j$Kubg(I5 Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
];< [Cln% Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
#ucOjdquq Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
u?aq'
"t Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
}
HvVL}7 Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
bg$e80 Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
& XrV[d[> Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
Bz24U wcZ Ex33l: 谐振腔耦合 43
=GLsoc-b Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
c\R! z&y~ Ex34: 单向稳定腔 45
i r\ Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
EJ86k>] Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
3w0m:~KS6V Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
Dm 5UQe Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
#!5GGe{I Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
gz$=\=%>RL Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
A5nu`e9& Ex36: 有限差分传播函数 57
=XYfzR Ex36a: FDP与软孔径 58
Cd (Ov5% Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
]])i"oew Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
1r8]EaI Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
; id Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
?n_Y _)9 Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
Oo#wPT;1^( Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
- BocWq\ Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
7#<|``]zNf Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
zKI(yC Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
CE?R/uNo{ Ex38: 剪切干涉仪
1~_]"Y' 62
Et7AAV*8g Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
!>! l=Z Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
bb#w]!q Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
air{1="<- Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
KR z\ct| Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
aUJ & Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
yCQpqh Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
*Fq Nzly Ex46: 光束整形滤波器 68
K J~f ~2; Ex47: 增益片的建模 68
gzuM>lf*{ Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
1*=[%
d7 Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
(apAUIE Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
VNMhtwmK, Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
D'</eJ Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
v_Jp 9 Ex48: 倍频 70
m(&ZNZK Ex49: 单模的倍频 71
O[-wm;_(=* Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
2Ejs{KUj Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
&\5T`|~)! Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
M>'-P Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
[y'jz~9c Ex52: 锥像差 72
8_ju.h[ Ex53: 厄米高斯函数 74
:yO)g]KF Ex53a: 厄米高斯多项式 75
";xG[ne$Be Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
Ot(EDa9}IJ Ex54: 拉盖尔函数 75
o fN|%g / Ex55: 远场中的散斑效应 75
Gd"lB*^Ht Ex56: F-P腔与相干光注入 75
9WHkw@<R+ Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
} G-qOt Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
ZL-@2ZU{1 Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
=:#$_qR Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
o6svSS Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
.' SM|r$ Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
&
8e~< Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
:e gSW2"5S Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
%(n4`@ Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
K34y3i_ Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
R{4O*i8# Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
+DVU"d Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
Fnr*.k Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
:y]l`Mo - Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
jp2l}C Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
DGp'Xx_8 Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
sHAzg^n}r Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
#E*jX-JT Ex60a: 对散焦的简单优化 80
jz/@Zg" , Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
>)!"XFbb Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
3~M8.{
U#V Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
/eZA AH Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
EjvxfqPv Ex61: 对加速模型评估的优化 82
hcM 0?= Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
e}aD <E G Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
m3.d !~U\ Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
KLbP;:sr Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
R1?g6. Mq Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
p2tB F98 Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
]%G[<zD,1 Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
eK`n5Z&Y\ Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
<udp:s3#T Ex67a: 六边形透镜阵列 88
hC~lH eH Ex67b: 矩形透镜阵列 88
_RhCVoeB Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
~)WE Ex67d: 矩形柱透镜 88
KWU#Swa` Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
X%39cXM C Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
H@O YtPHGR Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
u:fiil$ Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
RYmk6w!w Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
O8n\>p kI Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
`N2zeFG Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
.rax`@\8 Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
FWPkvL Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
IOt!A Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
]Kil/ Y Ex69c: 速率方程与单步骤 92
@l BR;B" Ex69d:
半导体增益 92
zn@tL LX Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
Ks9"U^bPs Ex69f: 速率方程的数值举例 93
b\H~Ot[i Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
Mx[tE?!2 Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
/q(+r5k \ Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
Rl<~:,D
Ex69j: 稳态速率方程的解 93
~h0SD ( Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
~M,nCG^4 Ex70: Udata命令的显示 93
Qz[~{-< Ex71: 纹影系统 94
JF!!)6!2# Ex72: 测试ABCD等价系统 94
${mH bqN Ex73: 动态存储测试 95
Rnun() plJ Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
T3!l{vG
\O Ex75: 锥面镜 95
~99Ta]U Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
-KbT[] Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
5- aCNAF2 Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
"'dt"x) Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
h dPK eqg7 Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
+g\u=&< 6 。。。。后续还有目录
3E:wyf)i" 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
M9 _h0 a)[t kjU 
