前言
y|dXxd9 v wyDY%B"n 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。
#~+#72+x7 qck/ 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。
]x G8vy 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。
S8=4C`> jf $ "8k|^Z3 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。
` Z/ IW 5a
~tp' 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。
l( 5-Cr 不当之处，敬请指正！
vxeT[/6i c 7F&~RLC ^ ?=K) 目录
4BT`|(7 前言 2
bIArAS9% 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
wu zz%9;@B 2、带有反射壁的空心波导 7
* r`Yz} 3、二元光学元件建模 14
9^^#I ~- 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
$dP)8_Z2 5、大气像差与自适应光学 26
%D
r?.e 6、热晕效应 29
j0~3[dyqU 7、部分相干光模拟 34
? iX=2- 8、谐振腔的
优化设计 43
!_9$[Oq~ 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
Uot-@| l 10、非稳环形腔模拟 53
-W_s]oBg 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
9+QrTO 12、体全息模拟 63
{ +2cRr. 13、利用全息图实现加密和解密 68
tA-B3 ] 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
9oP{Al 15、拉曼放大器 80
skz]@{38 16、瞬态拉曼效应 90
D5pF:~tQ(j 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
!XG&=Rd?
18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
$3'+V_CZ3 19、光学参量振荡器 109
u- {l,p_H 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
-;\+uV 21、ZIG-ZAG放大器 122
@MB _gt)7? 22、多程放大器 133
4w( vRe 23、调Q激光器 153
pq3 A%| 24、
光纤耦合系统仿真 161
& =Zg0Q 25、相干增益模型 169
U
0RfovJ 26、谐振腔往返传输内的采样 181
?@?a} 27、光纤激光器 191
nb_^3K]r S;Z3v)E-f GLAD案例索引手册
cN7z(I0[ Qc;[mxQe 目录
ig}e@] DBBBpb~~ 目 录 i
LU,"i^T 
{p|%hhTK% GLAD案例索引手册实物照片
B bw1k GLAD软件简介 1
y8vH?^:%< Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
6b70w @P! Ex1a: 基本输入 2
Ue#yDTjc Ex1b: RTF命令文件 3
q#&#*6 )B Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
uq4s bkP Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
4E-A@FR Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
/i y*3P,` Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
2 dD<] Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
AC:s4iacC Ex3: 单位选择 7
` G=L07 Ex4: 变量、表达式和数值面 7
'ZH<g8:=@ Ex5: 简单透镜与平面镜 7
GR ?u?- Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
18"VB50b} Ex7: mirror/global命令 8
rm=~^eB Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
As~p1%nok Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
mBZ Dl4 ' Ex8b: 离轴单抛物面 12
[A9 ,!YY Ex8c: 椭圆反射镜 12
1Bk*G>CX9( Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
5o| ! f Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
)L <?g !j~ Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
O;0<^M/0G Ex10: 宏、变量和udata命令 17
y)/$ge _U Ex11: 共焦非稳腔 17
]jVSsSv Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
mvA xx`jc Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
bepYeT
Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
QHzX
5$IM Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
k,R~ oSA'n Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
'<D `:srV Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
n qxq@.L2 Ex13: 相位像差 20
)~.&bEm\ Ex13a: 各种像差的显示 21
re M Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
K%c ATA3 Ex14: 光束拟合 23
6G<Hi" I Ex15: 拦光 24
i9\\evJs Ex16: 光阑与拦光 24
HCj n9 Ex17: 拉曼增益器 25
{?f ^ Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
mrh p)yF Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
} C{}oLz Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
'^ e/F)0 Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
J7?)$,ij% Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
]EM)_ :tRf Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
H@ 2v<e@ Ex24: 大气像差与自适应光学 31
IN|i)?r h Ex24a: 大气像差 32
^Em@6fz[ Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
bN4&\d*u# Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
&Ev]x2YC Ex25: 地对空激光通讯系统 32
< k+fKl Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
2rj/wakd Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
CS;W) F Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
QFNz9c Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
YoF\ MT]W 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
h#@4@x{ Ex28: 相位阵列 35
XJJ[F|k~ Ex28a: 相位阵列 35
nrS[7 ~ Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
bL'# Ex29: 带有风切变的大气像差 35
/G)KkB C Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
_
7BF+*T Ex31: 热晕效应 36
X&9^&U=e Ex31a: 无热晕效应传输 37
FU5LY XCs Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
?K4.L?D#J Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
?79SP p)oo Ex32: 相位共轭镜 37
miG; ] -"^ Ex33: 稳定腔 38
V<HOSB7 Ex33a: 半共焦腔 38
%;<k(5bhGJ Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
~"JE![XR Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
7#Uz*G\iZ Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
)4 !CR /ao Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
rysP)e Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
+ 9\:$wMN Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
NoJnchiU Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
+H[}T ] Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
Ok}{jwJ%W; Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
FI?gT Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
0NCOz(L/ Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
L876$ Ex33l: 谐振腔耦合 43
L9{mYA]q Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
yD3bl%uZ Ex34: 单向稳定腔 45
tA!
M Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
{k_ PMl0G Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
K-2o9No?j` Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
OX)#F'Sl} Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
7m|`tjQ1 Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
L,C? gd@" Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
Tn4W\?R Ex36: 有限差分传播函数 57
.Bb$ j= Ex36a: FDP与软孔径 58
Q$xa Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
[Krm .) Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
Qb! !J4| ! Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
7oZ@<QP' Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
BKE\SWu Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
-TzI>Fz Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
RNv{n
mf Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
bG Z hUEq Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
!dfS|BA] Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
*F\T}k7 Ex38: 剪切干涉仪
xb4Pt`x)rS 62
<Jwi ~I=^ Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
IvEMg2f} Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
]regi- LGU Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
V*6l6-y~Ih Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
W<\ kf4Y Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
_7Xd|\Zc Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
&u+yM
D Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
:dc"b?Ch Ex46: 光束整形滤波器 68
Q^$ghZ6V Ex47: 增益片的建模 68
QuSV&>T\ Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
BCBEX&0hk{ Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
WW//heJe- Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
\p5|}<Sr) Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
J "%8:pL Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
Ef2Y l Ex48: 倍频 70
+<S9E'gT3V Ex49: 单模的倍频 71
-Nsk}Rnk* Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
=LlLE<X"%x Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
CTl (_g Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
qq
OxTG] Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
ooTc/QEYi Ex52: 锥像差 72
`+roQX.p Ex53: 厄米高斯函数 74
/3J z3 Ex53a: 厄米高斯多项式 75
Yuwc$Qp) Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
O4m(Er@a Ex54: 拉盖尔函数 75
@)o0GHNP Ex55: 远场中的散斑效应 75
uzHT.iBn Ex56: F-P腔与相干光注入 75
J6*f Uh Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
WHp97S'd Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
Wt>J` Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
j'3j}G%\T Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
JT4wb]kdV Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
HwB {8S?sm Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
t:\l&R& Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
r)gCTV(kb Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
<v]z6B@9! Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
uCw>}3 Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
z<a$q3!# Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
i*X{^A73" Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
/r2 76 Q Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
wz|DT3"Xs Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
'9 'l=Sh Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
;xfO16fNk Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
3I|O^ Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
{1jpLdCbV^ Ex60a: 对散焦的简单优化 80
Y!Drb-U?; Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
E_~x==cb Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
J5;5-:N Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
`AR"! X Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
yk<VlS Ex61: 对加速模型评估的优化 82
t\zb EN Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
GMz8B-vk Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
"l TZ|k^ Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
cg,Ua!c Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
(z/jMMms Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
{&-#s#& Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
fmFzW *,E Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
$ADPV,*gG Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
!x7o|l|cP Ex67a: 六边形透镜阵列 88
:/6()_>bO Ex67b: 矩形透镜阵列 88
Axlm<3<wf" Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
)Ob]T {GY Ex67d: 矩形柱透镜 88
b w9
nB{C< Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
GzdRG^vN Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
wFvT0 Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
fp{G|.SA Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
*<IR9.~{6% Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
@T ysXx Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
)|pU.K9qZ Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
{(}yG_Q]! Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
G=|70pxU Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
eRs&iK2y Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
hk_g2g Ex69c: 速率方程与单步骤 92
Um z05* Ex69d:
半导体增益 92
p>q&&;fe Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
v5T`K=qC Ex69f: 速率方程的数值举例 93
C',6%6P Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
3rNc1\a; Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
hU" F;4p Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
(9]6bd Ex69j: 稳态速率方程的解 93
*g_w I%l Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
hsz^rZ Ex70: Udata命令的显示 93
<B ) Ex71: 纹影系统 94
89Z#|#uM5 Ex72: 测试ABCD等价系统 94
|g v{z" Ex73: 动态存储测试 95
DtI$9` ~ Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
u] E.iXp Ex75: 锥面镜 95
pDn&V( Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
r P'AJDuq Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
tuxRVV8l Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
BS gTde|3y Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
|9IC/C!HC Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
?YBaO,G9o 。。。。后续还有目录
X?/Lz;,& 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
Z 5B/|{ u w33: G 
