前言
c jBHczkY #.~lt8F 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。
Dlu]4n[LB Q02:qn?T 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。
]7_O#MY1 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。
f m ^)u" 5%(xZ
6 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。
ogKd}qTov G X>T~i\f8 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。
+N!!Z2 不当之处，敬请指正！
?VT
]bxb f%TP>)jag! }WG -R 目录
FuZLE%gP 前言 2
Z~Z+Yt;,9a 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
.)XJ- 2、带有反射壁的空心波导 7
cds F<tpy 3、二元光学元件建模 14
~6:y@4&F 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
} T<oL vS 5、大气像差与自适应光学 26
p9$=."5 6、热晕效应 29
W/| C 7、部分相干光模拟 34
DM@&=c 8、谐振腔的
优化设计 43
>iB-gj}>X 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
Q\<^ih51 10、非稳环形腔模拟 53
7u7 <"?v= 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
r<L>~S>yb 12、体全息模拟 63
) _O 6_ 13、利用全息图实现加密和解密 68
#pw=HHq*( 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
V{G9 E 15、拉曼放大器 80
PyfOBse}r 16、瞬态拉曼效应 90
1f`=U 0 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
jo8;S?+<|? 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
Z
]WA-Q6n 19、光学参量振荡器 109
E8.xmTq 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
}D&fw=r"M 21、ZIG-ZAG放大器 122
IKV:J9 22、多程放大器 133
VpMPTEZ*L 23、调Q激光器 153
ePJtdKN: 24、
光纤耦合系统仿真 161
g$ oe00b 25、相干增益模型 169
m}3POl/*j 26、谐振腔往返传输内的采样 181
S4Vv _k-&
27、光纤激光器 191
Q-GnNT7MB3 a,N?Gx K~ GLAD案例索引手册
35[8XD 2 <@27 C5 目录
D; 0xROW8{ C=/nZGG 目 录 i
;Q =EI%_tv 
H -,RzL/ GLAD案例索引手册实物照片
cAE.I$T( GLAD软件简介 1
;|LS$ O1c Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
\o j#*aL^ Ex1a: 基本输入 2
J12 ZdC'O Ex1b: RTF命令文件 3
8\^[@9g3\3 Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
txw TJScg Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
R]Q4+ Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
k&1 ~yW Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
*?+m aK{5+ Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
emV@kN. Ex3: 单位选择 7
"kjjq~l Ex4: 变量、表达式和数值面 7
nJ4CXSdE Ex5: 简单透镜与平面镜 7
a,U =irBA Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
o2ndnIL Ex7: mirror/global命令 8
!Ax 7k;T Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
WM}bM] oe Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
tU%-tlU9? Ex8b: 离轴单抛物面 12
&:` 7 Ex8c: 椭圆反射镜 12
),-4\!7 Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
D n?P~% Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
>, &6zj Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
;Db89Nc$ Ex10: 宏、变量和udata命令 17
snBC +`- Ex11: 共焦非稳腔 17
6# k
Ap+g7 Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
{O,Cc$_ Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
j]"Yz t~u Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
9 0[gXj Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
I$neE"wW Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
+*Cg2` Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
x=qACoq Ex13: 相位像差 20
8fdK|l w Ex13a: 各种像差的显示 21
`C`_2y8 Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
Nky%v+r Ex14: 光束拟合 23
+mP3 y~|-j Ex15: 拦光 24
5U[;T]{)e Ex16: 光阑与拦光 24
Z<|ca T]Q( Ex17: 拉曼增益器 25
2 f]9I1{ Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
$2^V#GWo Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
Z8=4cWI~; Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
@Ey(0BxNu Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
'PlKCn`(w Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
0rT-8iJp4P Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
M)#R_(Q5{ Ex24: 大气像差与自适应光学 31
KW.S)+<H& Ex24a: 大气像差 32
~ S
R:,R Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
%f@VOSs Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
7;n'4LIa9 Ex25: 地对空激光通讯系统 32
vbQo8GFp} Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
#4''C s Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
odquAqn Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
1H @GwQ|<= Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
EG0NikT? Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
u:N/aaU= Ex28: 相位阵列 35
oa`,|dA" Ex28a: 相位阵列 35
-Tk~c1I#` Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
6[c
LbT0 Ex29: 带有风切变的大气像差 35
,KIa+&vJW@ Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
9\Mesf1$o Ex31: 热晕效应 36
P7 E}^y`e Ex31a: 无热晕效应传输 37
slHlfWHq Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
T{|'<KT Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
5D]%E? ag Ex32: 相位共轭镜 37
9GkG' Ex33: 稳定腔 38
89@89-_mC Ex33a: 半共焦腔 38
,+*8 @>c Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
iAT&C`,(& Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
^C):yxN P Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
+&a2aEXF Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
8{JTR|yB Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
t22BO@gt74 Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
kd'qYh Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
Cz?N[dh h Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
!V@Y \M
d Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
\9i.dF Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
KL.{)b i Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
n4k. tq Ex33l: 谐振腔耦合 43
.K}u`v T Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
g;v{JB Ex34: 单向稳定腔 45
\(Zdd
\, Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
\E?1bc{\f Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
;b
cy(Fp,\ Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
x;Dr40wD@y Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
MY9?957F Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
'/;#{(" Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
A0O$B7ylQ Ex36: 有限差分传播函数 57
|m k $W$h Ex36a: FDP与软孔径 58
%~^R Iwm Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
l%fnGe` _ Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
_h@7>+vl~ Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
pVt- 7 AgW Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
Mk|h ><Q" Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
t }nZrD Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
cy^ 6g? ew Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
0[PP Vr: Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
e#kPf 'gL Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
]4 uIb+(S Ex38: 剪切干涉仪
\ )y5~te* 62
tPC8/ntP8 Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
a/_sL(F{ Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
;?z b ( 2 Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
O~fRcf:Q Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
bi KpV? Dp Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
H0tjN&O_ Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
<&l3bL Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
Zn #ri 8S Ex46: 光束整形滤波器 68
I9SO}a2p Ex47: 增益片的建模 68
_Mq@58q' Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
2c8,H29 Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
:Nc~rOC _ Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
u"pn'H Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
)F4er ' Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
_k5KJKvr Ex48: 倍频 70
qYsu3y)*N Ex49: 单模的倍频 71
@tDVW *! Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
q uGb;)3 Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
l4R: _Z< Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
(zJ
TBI' Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
6G@_!i*2F Ex52: 锥像差 72
7zR 7v Ex53: 厄米高斯函数 74
YfxZ< Ex53a: 厄米高斯多项式 75
sHQe0"Eo Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
VD36ce9 Ex54: 拉盖尔函数 75
B S b!{|] Ex55: 远场中的散斑效应 75
/=m=i%& # Ex56: F-P腔与相干光注入 75
G_j` 6v) Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
Xg,E;LSF8 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
/wCP(1Mw 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
KkAk(9Q/3 Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
]0m4esK` Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
,"j |0Q Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
pN*>A^ Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
"5Kx]y8 Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
ua4QtDSs Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
O%0G37h Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
jew?cnRmd Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
^>9M2O['!s Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
tV# x{DN Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
z${ B| Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
De4+4& Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
*QjFrw3 Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
+Icg;m{ Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
U 6.$F#n Ex60a: 对散焦的简单优化 80
<bGSr23* Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
=H!u4
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
?"qU.}kGL Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
WNd(X} Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
g ~10K^ Ex61: 对加速模型评估的优化 82
YdE$G>&em Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
!Otyu6& Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
$[FO(w@f Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
lXv{+ic Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
lg1?g)lv Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
~Qzm!Po, Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
) W *S6}A Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
_4.`$n/Z Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
]<z>YyBA Ex67a: 六边形透镜阵列 88
5 ^f>L2 Ex67b: 矩形透镜阵列 88
mjB%"w!S Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
']}ZI 8 Ex67d: 矩形柱透镜 88
(hd2&mSy Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
,VJ0J!@ Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
6AZ/whn# Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
6I_W4`<VeZ Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
#W!@j"8eK Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
NsWyxc ty Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
BhdJ/C^ Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
kS=O X 5 Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
<K4'|HU / Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
q| gG{9 Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
_E&*JX Ex69c: 速率方程与单步骤 92
t55
' Ex69d:
半导体增益 92
c5]^jUB6 Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
ivw2EEo, Ex69f: 速率方程的数值举例 93
( B,CL222x Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
":eHR}Hzx Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
R:i7Rb2C Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
8~rD#8`6j Ex69j: 稳态速率方程的解 93
{!'AR`| Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
B{c,/{ =O Ex70: Udata命令的显示 93
`){*JPl Ex71: 纹影系统 94
vxZz9+ UbF Ex72: 测试ABCD等价系统 94
h7I_{v8 Ex73: 动态存储测试 95
] hL 1qS Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
H $;K(,' Ex75: 锥面镜 95
}2V|B4 Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
vpOzF>O Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
).-B@&Eu% Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
e[w)U{|40 Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
2x3&o| J Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
SvDVxK 。。。。后续还有目录
Tv~<W4 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
0gfa7+Y F/& Z1G. 
