前言
vG{+}o# ~6)A/]6 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。
%z0;77[1 I [dQL6k";b 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。
&^v5 x" 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。
kkyi`_ZKn \ r ^#a 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。
;V= Y#|o *t)Y@=k3> 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。
+Pl A#DZu 不当之处，敬请指正！
j.?c~ F h '@ $L}C#OI X \ -IA v 目录
O3YD
jas 前言 2
Ap :mc: 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
- kGwbV} 2、带有反射壁的空心波导 7
MsaD@JY.y 3、二元光学元件建模 14
fAMk<? 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
lR [ ]A 5、大气像差与自适应光学 26
/#lqv)s' 6、热晕效应 29
0:CIM 7、部分相干光模拟 34
u%o]r9xl' 8、谐振腔的
优化设计 43
DFk0"+Ky 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
lBpy0lo# 10、非稳环形腔模拟 53
TbUou oc 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
Q1 b<=, 12、体全息模拟 63
QGR}`n2D 13、利用全息图实现加密和解密 68
ag_RKlM3 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
t-gLh(-. 15、拉曼放大器 80
69 > - 16、瞬态拉曼效应 90
@ PaOQ@ 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
W RBCNra 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
-E$(<Pow~\ 19、光学参量振荡器 109
pZ@)9c 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
yDE0qUO 21、ZIG-ZAG放大器 122
! Qqi% 22、多程放大器 133
5 $vUdDTg 23、调Q激光器 153
`GBa 3 24、
光纤耦合系统仿真 161
**D3.-0u& 25、相干增益模型 169
)$>
pu{o 26、谐振腔往返传输内的采样 181
FQ3{~05T 27、光纤激光器 191
__3s3YG XK";-7TZt GLAD案例索引手册
L&I8lG Wq+a5[3" 目录
#80 [q3 (2SmB`g 目 录 i
3w>S?"W# 
lWR". GLAD案例索引手册实物照片
*%nV<}e^_= GLAD软件简介 1
=hP7 Hea(N Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
9i=HZ\s3 Ex1a: 基本输入 2
+ n)_\@aQ Ex1b: RTF命令文件 3
?f8)_t}^\ Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
@{X<|,W9w Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
z A Z+'9LB Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
]U,c`?[7# Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
nB &[ R Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
oy _DYop Ex3: 单位选择 7
pz hPEp; Ex4: 变量、表达式和数值面 7
qdOUv f Ex5: 简单透镜与平面镜 7
;UAi>//# Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
r'bPSu, Ex7: mirror/global命令 8
e2dg{n$6" Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
~~B`\!n7 Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
oOAn 5t@ Ex8b: 离轴单抛物面 12
u alpm#GU Ex8c: 椭圆反射镜 12
F YLBaN Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
(v)/h>vS Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
}Z,x F` Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
:kU-o l$ Ex10: 宏、变量和udata命令 17
v|7=IJ Ex11: 共焦非稳腔 17
V ?zCON Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
?=dp]E{ Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
4%GwCEnS Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
jY +u OH Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
PsMp &~^ Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
<b,oF]+;z Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
}t FRl Ex13: 相位像差 20
Qf
.ASC Ex13a: 各种像差的显示 21
)ZQ>h{}D Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
] oMtqkiR Ex14: 光束拟合 23
"G[yV>pxv Ex15: 拦光 24
JS^QfT,zE Ex16: 光阑与拦光 24
mWP1mc:M( Ex17: 拉曼增益器 25
b)(rlX Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
&*nq.l76X` Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
Dga;GYx Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
"8#EA<lsS Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
Ifu[L&U Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
DmA~Vj!a^y Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
T1\@4x Ex24: 大气像差与自适应光学 31
~85>.o2RDW Ex24a: 大气像差 32
w~%Rxdh?8W Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
Ds<~Jf Vl Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
2N}U B=J Ex25: 地对空激光通讯系统 32
E |K|AdL Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
Pl\r|gS; Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
]=2 8s
*@ Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
'~\\:37+ Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
S11ME 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
%jErLg Ex28: 相位阵列 35
=A]*r9 Ex28a: 相位阵列 35
;ipT0*Y Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
WZQ
EBXs Ex29: 带有风切变的大气像差 35
:AYhBhitC Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
h0oe'Xov Ex31: 热晕效应 36
!zZ3F|+HB Ex31a: 无热晕效应传输 37
)#Le"&D Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
]/6i#fTw Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
C)?tf[!_6 Ex32: 相位共轭镜 37
bP)( 4+t~ Ex33: 稳定腔 38
n|N?[)^k Ex33a: 半共焦腔 38
bn#'o(Lp Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
xiy=D5N.= Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
)jPIBzMys Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
]k# iA9I Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
+/n<]?(T Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
)C>8B`^S Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
h3rVa6cxM Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
:%4N4|
Q Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
`Iqh\oY8- Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
BS|$-i 5L Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
'',g}WvRwe Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
$e, N5/O Ex33l: 谐振腔耦合 43
I&wJK'GM` Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
&Sdf0" Ex34: 单向稳定腔 45
H# /Hs# Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
W QqOXF Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
qO RL
7?{ Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
WYm <_1 Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
\ OW.?1d Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
H{4_,2h =m Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
;Xl {m`E+ Ex36: 有限差分传播函数 57
}Y!v"DO#Q* Ex36a: FDP与软孔径 58
}B ?_>0 Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
I|<`Er-;58 Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
< #zd]t Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
O~#A )d6 Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
}1EtM/Ni{! Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
Y3JID T^ Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
L]* 5cH Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
]NyN@9u@( Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
$U4[a: Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
{_R{gpj' Ex38: 剪切干涉仪
qH4+i STnV 62
`4-N@h
Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
`b KJ Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
<<PXh&wu0 Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
i<{:J -U| Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
)4R[C= { Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
: ?j]W2+kR Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
9I [k3 Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
f XSuJ<G Ex46: 光束整形滤波器 68
.aQ8I1~ Ex47: 增益片的建模 68
*Ksk1T+> Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
c"diNbm[ Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
v, !`A!{D Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
](^FGz Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
uhU'm@JZ Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
73l, PJ Ex48: 倍频 70
AO,^v+ $ Ex49: 单模的倍频 71
d*dPi^JjC Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
#y
f Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
T m2+/qO, Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
uT>"(wnJ| Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
(QS 0 Ex52: 锥像差 72
i3cMRcS; Ex53: 厄米高斯函数 74
:Bi 4z( Ex53a: 厄米高斯多项式 75
1} ~ZsrF Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
xYY^tZIV Ex54: 拉盖尔函数 75
K7t_Q8 Ex55: 远场中的散斑效应 75
$ I
J^ Ex56: F-P腔与相干光注入 75
Te `MIR Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
\A6 }= 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
!p Q*m`X o 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
n}C0gt- Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
!ScEA= Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
VAp 1{ Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
uANpqT}! Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
T^ - - :1 Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
oA8A
@,-L Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
Bkg./iP5x Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
!{CaW 4 Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
BKV:U\Q Z Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
l{Et:W%| Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
[Wxf,rW i Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
p*l=rni4 Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
F_&H*kL L3 Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
LfJMSscfv Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
K 1w:JA6( Ex60a: 对散焦的简单优化 80
|d,bo/: Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
hcz!f Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
Rq`5ff3, Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
TAq[g|N-; Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
PbfgWGr Ex61: 对加速模型评估的优化 82
wEw;],ur Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
\}AJ)v *< Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
o wwWm1@ Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
@k\,XV`T~t Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
>3}N ; Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
)x35
Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
c< sq0('` Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
$-.*8*9 Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
1k`gr&S Ex67a: 六边形透镜阵列 88
1@9M[_<n5 Ex67b: 矩形透镜阵列 88
>*\yEH9" Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
mC3:P5/c Ex67d: 矩形柱透镜 88
Q n.3 B Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
f ~bgZ Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
h
gu\~}kD Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
^])s\a$ Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
t#%J=zF{ Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
!}sF# Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
v5&W)F Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
d$8K,-M Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
w_DaldK* Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
AmQsay#I_ Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
{ R/e1-; Ex69c: 速率方程与单步骤 92
WO6+r?0M2 Ex69d:
半导体增益 92
etQS&YzC Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
+11 oVW Ex69f: 速率方程的数值举例 93
S]A[eUF ~ Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
CAmIwAx6; Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
Hz=s)6$ey Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
q E8Di\? Ex69j: 稳态速率方程的解 93
9<
S Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
#V$sb1u Ex70: Udata命令的显示 93
m_FTg)_= Ex71: 纹影系统 94
c~}FYO$ Ex72: 测试ABCD等价系统 94
y|NY,{ :] Ex73: 动态存储测试 95
*1T~ ruNqa Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
7K+eI!m.s Ex75: 锥面镜 95
1bHQB$%z Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
16Jjf|] j Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
>U?#'e{qW Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
+{}p(9w@ Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
Sy<io@df Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
c._! dq&#R 。。。。后续还有目录
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