前言
LQe<mZ< r |(Lb'k 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。
^t*BWJxPC cg4,PI% hz 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。
vg V 0a{u" 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。
x>K em$z S=o/n4@} GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种
透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟。
~_q\?pw<$L ,[x'S>N 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。
B :l(`G 不当之处，敬请指正！
1\BECP+ Sb<=ROCg @ n V<YwqK 目录
h )w<{/p( 前言 2
r8qee$^M 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
czj[U|eB}= 2、带有反射壁的空心波导 7
C][`Dk\D{ 3、二元光学元件建模 14
7HzKj R=B 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
:Q%&:[2 5、大气像差与自适应光学 26
kAqk~. 6、热晕效应 29
5<u+2x8| 7、部分相干光模拟 34
a*=e 3nS 8、谐振腔的
优化设计 43
niFjsTA.Z 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
tW,<Pe 10、非稳环形腔模拟 53
= zsXa=< 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
EV9m\'=j 12、体全息模拟 63
}MoCUN)I 13、利用全息图实现加密和解密 68
|(w x6H: 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
} nQHP4' 15、拉曼放大器 80
6A%Y/oU+2 16、瞬态拉曼效应 90
bBZvL 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
j"f ]pzg& 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
-V9Cx_]y 19、光学参量振荡器 109
Y.-i ;Mmu 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
k 07O.9> 21、ZIG-ZAG放大器 122
/q]WV^H 22、多程放大器 133
( \]_/ W 23、调Q激光器 153
': HV9]k 24、
光纤耦合系统仿真 161
bo]k9FC 25、相干增益模型 169
/OViqZ;9 26、谐振腔往返传输内的采样 181
L)Kn8 27、光纤激光器 191
(A1 ! )c FrB19 GLAD案例索引手册
LG;xZQx' BKN]DxJ6 目录
1aSuRa &We'omq 目 录 i
\A':}<Rj 
nwz}&nR GLAD案例索引手册实物照片
;]p#PNQ0 GLAD软件简介 1
7%aB>uA Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
]E`DG Ex1a: 基本输入 2
0evG Ex1b: RTF命令文件 3
$?0<rvGJ Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
_wm"v19 Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
~=}56yxl[ Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
6MZfoR Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
3?2;z+cz*u Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
gbo{Zgf< Ex3: 单位选择 7
gp;(M~we
Ex4: 变量、表达式和数值面 7
I 5 Ex5: 简单透镜与平面镜 7
x *(pr5k Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
Dtn|$g, Ex7: mirror/global命令 8
u'}DG#@ - Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
.NZ_dz$c Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
D`Fl*Wc4H Ex8b: 离轴单抛物面 12
#U'n=@U@( Ex8c: 椭圆反射镜 12
e=Yv M g Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
P[^!Uq[0n7 Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
)5bhyzSZI Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
E-l>z% Ex10: 宏、变量和udata命令 17
>&p_G0- Ex11: 共焦非稳腔 17
; 5oY)1 Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
-Ndd6O[ a5 Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
aY6]NpT Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
bD=_44I Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
aMT&}3 Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
KrG$W/<tg Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
W)o-aX!P Ex13: 相位像差 20
.{~ygHQ`f Ex13a: 各种像差的显示 21
=TU"B- * Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
6D)
vY Ex14: 光束拟合 23
:*Sl\:_X) Ex15: 拦光 24
2g|+*.*` Ex16: 光阑与拦光 24
}[? X%= Ex17: 拉曼增益器 25
. [*6W.X Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
l =xy_ TCf Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
km.xy_v Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
_epi[zf@ Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
=f?| f Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
*S`&
X Pj Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
>|mmJ4T Ex24: 大气像差与自适应光学 31
J$@3,=L6V Ex24a: 大气像差 32
-k")#1 Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
XP~4 jOL] Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
n`;=^^ B Ex25: 地对空激光通讯系统 32
/zM Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
UjUDP>iz.> Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
p e |k}{ Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
KGFmC[ Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
;}WdxWw4 Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
2Q0fgH2 Ex28: 相位阵列 35
|-=^5q5 Ex28a: 相位阵列 35
! /sXG\ Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
:p5V5iG Ex29: 带有风切变的大气像差 35
^ 0c:ro Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
JM@MNS_||( Ex31: 热晕效应 36
@'jC>BS8` Ex31a: 无热晕效应传输 37
m<hR
Lo Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
gVEW*8 Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
[$
vAjP Ex32: 相位共轭镜 37
q>?uB4>^ Ex33: 稳定腔 38
S3A OT Ex33a: 半共焦腔 38
="JLUq*]s Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
ldO6W7 G|h Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
~;9B\fE` Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
Tz:mj Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
u#ag|b/C: Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
oX8e} Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
mtvfG Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
0_J<=T?\"s Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
Y x>=(B Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
zkA"2dh Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
3 T+#d-\ Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
i9 8T+{4 Ex33l: 谐振腔耦合 43
2 <y!3OeN Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
ZEiW\ V Ex34: 单向稳定腔 45
@Q
8E)k@ Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
[f!sBJ! Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
G n>#Mvq Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
g!,>. Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
y_;LTCj? Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
hW P$U Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
Wz`MEyj Ex36: 有限差分传播函数 57
TGl It<& Ex36a: FDP与软孔径 58
i?.MD+f8 Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
b%z4u0 Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
7`9J.L&,; Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
R/VrBiw Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
_e
E(P1 Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
FFQ=<(Ki Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
Yg3Vj= Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
A'^y+42jY Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
ZaIlo5 Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
c!{v/zOz Ex38: 剪切干涉仪
?ey!wcv~ 62
[7]Kvb2t Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
3C =ON.1eg Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
0p YO-@E Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
:OT~xU==H Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
6nRXRO Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
.KSP r Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
Oc8]A=M12 Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
t2Q40'
` Ex46: 光束整形滤波器 68
v1*Lf/ Ex47: 增益片的建模 68
35|F?Jx.r Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
i"V2=jTeBv Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
jODx&dVr Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
4= ^_ 4o2 Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
f?}~$agc Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
+nU"P Ex48: 倍频 70
f mXU) Ex49: 单模的倍频 71
)FVW/{NF@q Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
g? 'pb*PR Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
w 7GF, a Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
!*JE%t Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
WP{ !|d& Ex52: 锥像差 72
u2%/</]h Ex53: 厄米高斯函数 74
-L<''2t Ex53a: 厄米高斯多项式 75
f4eLnY Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
Ss ;C1: Ex54: 拉盖尔函数 75
~Y]*TP Ex55: 远场中的散斑效应 75
sz4)xJgF ( Ex56: F-P腔与相干光注入 75
UlF=,0P Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
sz}YX R=m 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
\i%h/Ao 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
O {u^&V] Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
a M I\gCB/ Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
?ra6Lo Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
u g 47JW Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
S,A\%:Va Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
<4V]>[{W Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
WPLM*]6 Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
$w!; ~s Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
:y#KR\T1 Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
f~nAJ+m= Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
sY,q*}SLD Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
AW Se!\b Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
XoI,m8A Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
Pt<lHfd Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
G ,,c, Ex60a: 对散焦的简单优化 80
MW&ww14 Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
,2hZtJ<A Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
d9@!se9&Z Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
2pa:
3O Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
wbg_%h: Ex61: 对加速模型评估的优化 82
^@V$'Bk Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
^}nz^+R Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
k\,01Y^ Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
V$e \84< Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
'Y`.0T[& Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
%*d(1?\o Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
v"x{oD$R Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
gHCk;dmq81 Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
TK"!z(p Ex67a: 六边形透镜阵列 88
PP{ 2{ Ex67b: 矩形透镜阵列 88
=FZt Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
!B 36+W+ Ex67d: 矩形柱透镜 88
XHq8p[F Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
QvB]?D#h Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
)./pS ~ Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
'&_<!Nv3 Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
uYk4qorA Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
&j2fh !\4 Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
l+ $ e|F Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
!L5[s Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
u[25U;xo Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
f#9DU}2m Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
N[G <&f9 Ex69c: 速率方程与单步骤 92
{UX[SAQ Ex69d:
半导体增益 92
'W0?XaEk- Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
tF> ?] Ex69f: 速率方程的数值举例 93
:{pJ Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
_VIVZ2mU= Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
`9%Q2A l Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
3W*O%9 t7 Ex69j: 稳态速率方程的解 93
pfCNFF*" Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
dL9QYIfP Ex70: Udata命令的显示 93
gwFHp .mE Ex71: 纹影系统 94
d9/YW#tm Ex72: 测试ABCD等价系统 94
;dq AmBG{8 Ex73: 动态存储测试 95
lZ^UAFF Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
m*VM1k V Ex75: 锥面镜 95
Oh9jr"Gm= Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
U4hsbraz Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
v 6{qKpU# Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
lqC
a%V Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
<{\UE~ Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
y@!kp*0 。。。。后续还有目录
Vab+58s5 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
7QdU|1] mtEE,O!+ 
