前言
-(=eM3o-9m *I0 T{~ 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。
1 .6:# {yExQbN 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。
\*<d{gZ~ 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。
P ! _rEV X)% A6M 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。
ZEx}$<)_ BSVxN 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。
\QCJ4}\CS 不当之处，敬请指正！
)<tI!I][j 9c("x%nLpB eYvWZJ a4 目录
G2T|RT $_K 前言 2
5wDg'X]>V 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
K9up:.{QQ 2、带有反射壁的空心波导 7
2_Z ? #Y 3、二元光学元件建模 14
<Pi|J-Y 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
:w^Ed%>y7 5、大气像差与自适应光学 26
)z28=%g 6、热晕效应 29
m * kl 7、部分相干光模拟 34
2V#>)R#k 8、谐振腔的
优化设计 43
N <Xq]!
K- 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
m+T;O/lG0{ 10、非稳环形腔模拟 53
=7m)sxj]w 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
"9Q4 0w\ 12、体全息模拟 63
Fkd+pS\9g~ 13、利用全息图实现加密和解密 68
c$yk s 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
z+n,uHs 15、拉曼放大器 80
_y}
T/I9 16、瞬态拉曼效应 90
}WH&iES@P 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
LF& z 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
yL-YzF2 19、光学参量振荡器 109
Yz + ZY 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
#;2n;.a 21、ZIG-ZAG放大器 122
7V!*NBsl 22、多程放大器 133
b?lD(fa& 23、调Q激光器 153
F}/S:(6LF2 24、
光纤耦合系统仿真 161
z?*w8kU&> 25、相干增益模型 169
Tq[kl'_ 26、谐振腔往返传输内的采样 181
/Y2}a<3&0 27、光纤激光器 191
9^#c|
0T ~yW4)4k;b GLAD案例索引手册
Lo N< oj5 c2'Lfgx4 目录
TI,&!E?;
:7]Sa` 目 录 i
I7n" &{s"* 
^<a
t'jk6 GLAD案例索引手册实物照片
lHPd"3HDK GLAD软件简介 1
Ni-xx9)= Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
p o2! Ex1a: 基本输入 2
jk [1{I/ Ex1b: RTF命令文件 3
&&8IU;J Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
zGkS ^Z=( Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
E^/t$M| H Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
< (fRn`)PT Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
}o?AP vd Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
LcTt )rs
f Ex3: 单位选择 7
`-J%pEIza Ex4: 变量、表达式和数值面 7
i/`m`qdg Ex5: 简单透镜与平面镜 7
qGB{7-r u Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
lJ}_G>GJ Ex7: mirror/global命令 8
?IqQ-C)6D Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
R\G0'?h
> Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
sHt].gZ Ex8b: 离轴单抛物面 12
2q=AE v/ Ex8c: 椭圆反射镜 12
iXVe.n Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
/-_h1.! Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
8m\7*l^D: Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
4gz
H8sF Ex10: 宏、变量和udata命令 17
}J:U=HJ Ex11: 共焦非稳腔 17
v4`"1Ss,K Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
0zlb0[ Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
:toh0oB[ Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
:OhHb #D Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
W14
J],{L Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
/_AnP Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
`(ue63AZ Ex13: 相位像差 20
D%OQ e#! Ex13a: 各种像差的显示 21
ORHp$Un~) Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
|Mu p8(gCk Ex14: 光束拟合 23
=hC,@ R>; Ex15: 拦光 24
wsZF;8u t Ex16: 光阑与拦光 24
bYpnt V Ex17: 拉曼增益器 25
Q kEvw< Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
(:TjoXXiY Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
ODNM+#} ` Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
=[cS0Sy Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
n 22zq6m Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
bMg(B-uF7 Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
4:$4u@ Ex24: 大气像差与自适应光学 31
6}[I2F_^ Ex24a: 大气像差 32
cl[ BF'.H Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
hV8[@&Sx3 Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
=.f-w0V Ex25: 地对空激光通讯系统 32
5cL83F Qh Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
Z_};|B} Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
ZM !CaR Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
C*)3e*T* Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
A&.WH ?p Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
n'wU;!W9 Ex28: 相位阵列 35
,Ys %:>? Ex28a: 相位阵列 35
+%T\`6 Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
= 9'RM >
Ex29: 带有风切变的大气像差 35
Bu<M\w?7Y Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
g]<4&)~ Ex31: 热晕效应 36
ov ` h Ex31a: 无热晕效应传输 37
]HKQDc' Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
QR c{vUR& Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
a
oD`=I*< Ex32: 相位共轭镜 37
:)wy .r;N Ex33: 稳定腔 38
Se :.4< Ex33a: 半共焦腔 38
8Wrh]egu1 Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
L[oui,}_ Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
& gVN& Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
.zA^)qgL Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
sT 3^hY7 Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
zT =Ho
Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
4ni <E* Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
PWaw]*dFmy Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
\\P jKAsh Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
1n >X[!
8x Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
3 GaQk- Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
a,@]8 r-" Ex33l: 谐振腔耦合 43
9_L[w\P|4 Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
1L%CJ+Q#0i Ex34: 单向稳定腔 45
X[*<NN Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
iEVb"w0 59 Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
kw >v:F<M Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
R kH W
Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
V]|^&A _c Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
c(3~0Yr Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
R0P
iv: Ex36: 有限差分传播函数 57
5L+>ewl Ex36a: FDP与软孔径 58
(Mo*^pVr Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
MW! srTQ_ Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
)IP,; < Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
ciFmaM . Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
Ye"o6_U " Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
Ttu2 skcv Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
1Ce@*XBU Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
(7mAt3n
k Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
N|8P) Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
9A/\h3HrJ Ex38: 剪切干涉仪
B8nf,dj?X 62
#o=y?( Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
03|PYk 6EW Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
o1-m1 <ft Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
}\z.)B4, Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
%}SGl${- Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
3AHlSX Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
l Q'I Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
6 bomh2 Ex46: 光束整形滤波器 68
v0
nj M Ex47: 增益片的建模 68
X\`_3= Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
49rf7NT-g Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
zcel|oz) Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
sT !~ J4 Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
=!kk|_0%E Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
<L mIK Ex48: 倍频 70
2QD 3&Q9 Ex49: 单模的倍频 71
0C = 3dnp6 Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
p31NIf ` Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
LIS)(X<]? Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
x*![fK Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
4~k\ j Ex52: 锥像差 72
qIVx9jNN Ex53: 厄米高斯函数 74
@XgKYm
Ex53a: 厄米高斯多项式 75
E[2m&3& Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
Keuf9u Ex54: 拉盖尔函数 75
p6 ]7&{> Ex55: 远场中的散斑效应 75
Q;[,Q~c[u Ex56: F-P腔与相干光注入 75
& Lt}=3G Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
aUzBV\Yd} 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
'{a/2
l 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
vX{J' H]u Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
J,V9 k[88 Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
7R`M,u~f2^ Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
*?Lv3}E Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
~?D4[D|sB Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
Te.Y#lCT$ Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
m`v2: S} Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
PpGL/,]X Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
EqyeJq . Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
V `b2TS Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
Qt iDTr Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
fdxLAC Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
&)8:h+&Z Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
"JVkVp[5D+ Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
Usr@uI#{J Ex60a: 对散焦的简单优化 80
&+a9+y
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
B268 e Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
6FUw"|\u{ Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
6o
|kIBte- Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
Y&[1` :-~- Ex61: 对加速模型评估的优化 82
+1Vjw'P Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
@ x9a?L.48 Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
6BY-^"W5` Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
`sUZuWL_ Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
N8!cO[3 Oh Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
XUM!Qv Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
sSOOXdnGG Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
~3UQ|j Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
8;z6=.4xtg Ex67a: 六边形透镜阵列 88
fXXr+M or Ex67b: 矩形透镜阵列 88
K)-U1JE7 Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
;>5 06jZ Ex67d: 矩形柱透镜 88
dI*pDDq# Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
5j: 0Yt Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
4F Ek5D Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
IN4=YrM^ Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
9!f/aI Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
AcS|c:3MUy Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
$@sEn4h Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
aY3^C q(r Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
JCz@s~f\y Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
sqla}~CiX Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
&yGaCq;0 Ex69c: 速率方程与单步骤 92
E>&n.% Ex69d:
半导体增益 92
K2 he4< Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
L>MLi3{ Ex69f: 速率方程的数值举例 93
4Yxo~ m( Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
/nyUG^5#{ Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
eKgisY4# Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
1lq(PGX)
Ex69j: 稳态速率方程的解 93
4 d;|sI@ Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
pR
`>b 3 Ex70: Udata命令的显示 93
i7]4W Ex71: 纹影系统 94
&?VQ,+[ < Ex72: 测试ABCD等价系统 94
Ae
mDJ8Y Ex73: 动态存储测试 95
=3|O %\ Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
M>DaQ`b Ex75: 锥面镜 95
Q&MZN);. Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
W;_nK4$%' Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
z)'M k[ Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
ipQLK{]t Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
-9"['-WH, Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
!O-T0O 。。。。后续还有目录
%R@X>2l/_ 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
e&7JpT , 3,gG "
