前言
Wm
nsD! t>h<XPJi 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。
^<R*7mB* $Blo` ' GLAD使用复振幅来描述光束，采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析，几乎能对所有类型的激光系统进行分析，或对物理
光学系统做完整的端-对-端的分析处理，还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。
)A a98Eu?2 GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。
`}KK@ (Y SB1\SN B GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种
透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟。
/s>ZT8vaAs qTnfiYG} 为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能，熟悉GLAD的使用，本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读，希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。
vIrLG1E K 不当之处，敬请指正！
1\q2;5
] }XK 4Wq{ch 目录
Y B@\"|} 前言 2
~l%D cp 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
!Re/W
ykY 2、带有反射壁的空心波导 7
3VbQDPG 3、二元光学元件建模 14
^IuHc_ 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
b<qv
/t)$ 5、大气像差与自适应光学 26
g83!il\ 6、热晕效应 29
iKa}@U 7、部分相干光模拟 34
e*e}X&|(g 8、谐振腔的
优化设计 43
MPMJkL$F^ 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
<L@0w8i` 10、非稳环形腔模拟 53
>A|6 kzC 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
DNdwMSwp 12、体全息模拟 63
z]> 0A 13、利用全息图实现加密和解密 68
XB-pOtVm 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
kIV /o 15、拉曼放大器 80
_JA.~edqM 16、瞬态拉曼效应 90
Zr_{Z@IpU 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
m,v"N%k, 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
]`&EB~K&NY 19、光学参量振荡器 109
p%CAicn 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
!'Xk= + 21、ZIG-ZAG放大器 122
t<9oEjk[" 22、多程放大器 133
&"fMiK3 23、调Q激光器 153
0ANq EQX 24、
光纤耦合系统仿真 161
nI%0u<=d 25、相干增益模型 169
bp:WN 26、谐振腔往返传输内的采样 181
"/6( 27、光纤激光器 191
:k075Zr/#D D Y($ GLAD案例索引手册
l/`<iG% a <FzHCw 目录
ZPn`.Qc >fI<g8N D 目 录 i
_wKFT> 
*'vX:n&t GLAD案例索引手册实物照片
<O&L2E @~f GLAD软件简介 1
4s~Y qP{K Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
oL#^=vid" Ex1a: 基本输入 2
RG[3LX/ Ex1b: RTF命令文件 3
Yva^JB Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
gQgG_&xkC Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
d l @ Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
~N;.hU%l Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
7NRq5d(lP Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
1?`,h6d*= Ex3: 单位选择 7
|:`f#H Ex4: 变量、表达式和数值面 7
Zgt, 'T Ex5: 简单透镜与平面镜 7
U^?/nRZ Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
mKtZ@r )u Ex7: mirror/global命令 8
b{s_cOr/ Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
g1JD8~a Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
.t4 IR
=Z Ex8b: 离轴单抛物面 12
JSt%L|}Y Ex8c: 椭圆反射镜 12
U2 =5Nt5 Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
(ta!4h, Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
bQow,vf Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
|! i3 Y=X Ex10: 宏、变量和udata命令 17
`UMv#-Y8 Ex11: 共焦非稳腔 17
(EIdw\ Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
c~b [_J) Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
~ d^+yR- Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
]y@9 z b Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
p@/!+$^{ Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
NwoBM6 # Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
2I(0EBW Ex13: 相位像差 20
HlBw:D(z:^ Ex13a: 各种像差的显示 21
dY68wW>d| Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
6 9ia # Ex14: 光束拟合 23
t=NPo+fm Ex15: 拦光 24
oore f orr Ex16: 光阑与拦光 24
s\1h=V)!H Ex17: 拉曼增益器 25
@>B #2t& Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
~;QO`I=0P Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
.%<oy"_ Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
"'p:M, : Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
F(^vD_G Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
\$ T Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
+'2Mj|d@p Ex24: 大气像差与自适应光学 31
f ySzZ Ex24a: 大气像差 32
<s2IC_f<+ Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
f}0(qN/G Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
Zk"'x,]# Ex25: 地对空激光通讯系统 32
{ =P O`1H Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
Z K 1d3 Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
%RG kXOgp Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
tm @&f Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
m"<0sqD; Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
y!u)q3J0& Ex28: 相位阵列 35
C$SuFL(pb Ex28a: 相位阵列 35
TDs=VTd@Z Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
/T]2ZX> Ex29: 带有风切变的大气像差 35
9Iq [@v Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
n@ XI$>B Ex31: 热晕效应 36
& V^ Z Ex31a: 无热晕效应传输 37
R22 YKXU Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
Xa=oryDt Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
y hJH3< Ex32: 相位共轭镜 37
tisSj ?+ Ex33: 稳定腔 38
#wK { G)J Ex33a: 半共焦腔 38
I?uU }NK Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
I;<0v@ Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
s ]50 Y-C Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
jOa . h Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
+w[vYKSZm Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
u)Y~+ [Q Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
+%7v#CY
& Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
M(KsLu1
Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
@ )1>ba Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
,Md8A`7x~ Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
SE.r 'J0 Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
jzI70+E Ex33l: 谐振腔耦合 43
B>rz<bPT Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
f(:+JH<P~ Ex34: 单向稳定腔 45
QML z Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
F kY}6 Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
DDQ}&`s Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
Atc9[<~WG Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
a$r-
U_? Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
~~a,Fyko2 Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
`l tc)$ Ex36: 有限差分传播函数 57
Z8E-(@`q5Q Ex36a: FDP与软孔径 58
#%O|P&rA
Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
(-Cxv`7 Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
a?S5 = Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
;$,=VB:' Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
+wc8rE6+W Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
kH~ z07: Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
@W6:JO Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
G2qv)7{l2 Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
{,NGxqhE Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
WD#
96V Ex38: 剪切干涉仪
U;`C%vHff 62
w\,N}'G Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
vz5x{W Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
dp #JvZb Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
? C)a0>L Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
SW5V:|/ Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
|_."U9! Z^ Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
VzfaUAIZl Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
[ )3rc}:1 Ex46: 光束整形滤波器 68
b .I_ Ex47: 增益片的建模 68
N8x[8Rp Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
-] el_:H Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
2[~|#0x Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
Ip ro6
I Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
$inlI_ Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
p3r("\Za, Ex48: 倍频 70
-V g(aD Ex49: 单模的倍频 71
3LGX ^J<f Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
G0#<SJ,) Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
!LI6_Oq Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
/pY-how%! Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
r1<dZtb Ex52: 锥像差 72
|w5m2Z Ex53: 厄米高斯函数 74
eH HY.^| Ex53a: 厄米高斯多项式 75
Q^\m@7O
: Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
#($~e| Ex54: 拉盖尔函数 75
'8J!(+ Ex55: 远场中的散斑效应 75
RW~!)^ Ex56: F-P腔与相干光注入 75
.~$!BWP Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
$%BI8_ Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
ES-V'[+jDy Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
CvhVV"n Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
Q":,oZ2 Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
QPX&P{!g Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
[)+wke9 Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
6VUs:iO1j5 Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
\?v?%}x Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
r[?GO"ej5 Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
}7no n Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
dx@|M{jz' Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
SzP`(}AU Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
f=k_U[b4> Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
{V,a Cr Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
nw4 I<Q Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
TAxu ]C$P Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
:KmnwYm Ex60a: 对散焦的简单优化 80
arIEd VfNa Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
ho-#Xbq#g Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
SR$ 'JGfp Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
InI>So%e|< Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
l+#J oc<8 Ex61: 对加速模型评估的优化 82
Xh}S_/9}5 Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
N q9\ 2p Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
jm e`Tyd Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
VV;%q3}: Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
3k3 C\Cw Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
vPz$+&{I Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
hkb&]XWi[ Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
0G31Kou Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
NbC2N)L4 Ex67a: 六边形透镜阵列 88
H; R~d%!b Ex67b: 矩形透镜阵列 88
^Q6?T(%$ Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
3eg6 CdT Ex67d: 矩形柱透镜 88
Lqdapx"Z_ Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
N4#D&5I", Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
a^={X<K|/ Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
It7R}0Smg Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
UX+vU@Co[ Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
t~7OtPF Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
0kSM$D_ Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
(3Q$) 0t Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
qA;Gl"HF Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
QC hncIqc Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
Y[l<fbh(} Ex69c: 速率方程与单步骤 92
(dZ]j){ Ex69d:
半导体增益 92
pd B\D Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
;yajt\a Ex69f: 速率方程的数值举例 93
J5(0J 7C Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
NR ny]! Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
tKS[ Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
IU<lF) PF$ Ex69j: 稳态速率方程的解 93
dQ:F 5|p Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
m}u)C&2> Ex70: Udata命令的显示 93
k 3H0$1 Ex71: 纹影系统 94
wZZ~!"O & Ex72: 测试ABCD等价系统 94
XmD(&3; v- Ex73: 动态存储测试 95
obE8iG@H Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
=n 5n Ex75: 锥面镜 95
O /|))H?C Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
tAE(`ow/Ur Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
&8w#
4*W Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
gyMHC{l/B Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
~Th,<w*o Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
;W+8X-B 。。。。后续还有目录
>{QO$F# 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
(BFwE@1" =6qTz3t
