前言
/8O; Q~a N51e.; 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。
NI^jQS
M] oc>N| ww: 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。
Z.%0yS_T 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。
r.ib"W#4 '},
8x? 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。
!+)5?o Qn!KL0 w 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。
Q`zW[Y&] 不当之处，敬请指正！
WNK)IC~c B.#.gB#C G_E \p%L>] 目录
PNB E 前言 2
<HfmNhI85( 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
4XNdsb 2、带有反射壁的空心波导 7
[r0`D^*= 3、二元光学元件建模 14
h|{DIG3 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
\Gm\sy 5、大气像差与自适应光学 26
.jv#<"DW 6、热晕效应 29
ec&K}+p@ 7、部分相干光模拟 34
d "%6S*dL 8、谐振腔的
优化设计 43
c>b{/92% 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
IIY3/ 10、非稳环形腔模拟 53
SH5a&OVZhn 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
"KKw\i 12、体全息模拟 63
w!rw% 13、利用全息图实现加密和解密 68
.L8g( F(=: 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
`9& ~fWu 15、拉曼放大器 80
FT
Ytf4t 16、瞬态拉曼效应 90
=5q_aK#i 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
%h VI*p3 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
W}P9I&3 19、光学参量振荡器 109
jAxrU 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
fo_*Uva_ 21、ZIG-ZAG放大器 122
`6\u!# 22、多程放大器 133
?_j ]w%Hz 23、调Q激光器 153
D$fWeG{f 24、
光纤耦合系统仿真 161
:I(d-,C 25、相干增益模型 169
ho%G 26、谐振腔往返传输内的采样 181
Zo#c[9IaC 27、光纤激光器 191
(2(y9r*1 (b"kN( GLAD案例索引手册
ld[BiP`B2V 9P&{Xhs7 目录
5I&Dk4v G<>h>c1>z 目 录 i
Hn}m}A 
j_0xE;g"] GLAD案例索引手册实物照片
XaH; GLAD软件简介 1
giHqc7-PaX Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
U gTgva>? Ex1a: 基本输入 2
f>[{1M]n\ Ex1b: RTF命令文件 3
eL1)_M;{ Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
5 "&=BD~D Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
o]aMhSol Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
ke19(r Ch Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
@e2P3K gg Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
d Z}|G-: Ex3: 单位选择 7
U"535<mR Ex4: 变量、表达式和数值面 7
'x u! t'l& Ex5: 简单透镜与平面镜 7
"%ZAL\x Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
~Z}DN*S Ex7: mirror/global命令 8
R,`3 SW() Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
Iwe Ne`Z Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
qHu\3@px Ex8b: 离轴单抛物面 12
T:3}W0s, Ex8c: 椭圆反射镜 12
A2''v3-h8 Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
KvumU>c#A Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
o('6,D Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
5s:g(gy3BR Ex10: 宏、变量和udata命令 17
&sooXKlv | Ex11: 共焦非稳腔 17
\xKhbpO~ Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
M;s T+Z{ Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
4U*CfdZZ Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
U
nS|"" Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
J~}i}|YC> Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
dMK\ y4#i Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
T~~K~a \8 Ex13: 相位像差 20
TTJj=KPA Ex13a: 各种像差的显示 21
+8.1cDEH\ Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
Pv\-D<&@m Ex14: 光束拟合 23
SN;_.46k Ex15: 拦光 24
#]J"j]L Ex16: 光阑与拦光 24
P,)\#([vc Ex17: 拉曼增益器 25
QPX3a8w* Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
=a 6e* f Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
&R3#? 1, Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
>NZJ-:t Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
Mo] Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
%UB+N 8x`a Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
yJ?= H H? Ex24: 大气像差与自适应光学 31
cHon' tS Ex24a: 大气像差 32
<tv"I-2 Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
6SEq 2 Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
wRJ`RKJ-T Ex25: 地对空激光通讯系统 32
)D" 2Q: Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
9`Xr7gmQf Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
3aFD* S Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
8@]vvZ2/gj Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
o) M<^b3KO Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
-*;JUSGh Ex28: 相位阵列 35
CK8!7=>}^ Ex28a: 相位阵列 35
(/C
8\}Ox Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
s} oD?h:T3 Ex29: 带有风切变的大气像差 35
<%m$
V5h Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
ldr~=<hsZ Ex31: 热晕效应 36
<+:
PTG/(' Ex31a: 无热晕效应传输 37
s,~g| I\ Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
Bh7dAV( Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
l8+;)2p! Ex32: 相位共轭镜 37
Svm'ds7> Ex33: 稳定腔 38
$ZRvvm!f Ex33a: 半共焦腔 38
LUEZqIf Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
beFD}` Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
<X ([VZ Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
}r|$\ms Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
|b+CXEzo Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
Y``]66\Fp Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
g1&q6wCg| Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
2{4f>,][ Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
FvDi4[F# Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
"ed
A Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
Sw` +4
4 Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
;]T;mb> Ex33l: 谐振腔耦合 43
7Jn %c<s Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
ITfz/ d8 Ex34: 单向稳定腔 45
z7R2viR[ Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
,=dc-%J Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
j5G=ZI86y Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
F BS]U$1 Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
sZ#U{LI Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
=}2k+v-B Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
4oN*J +"=+ Ex36: 有限差分传播函数 57
%wN*Hu~E Ex36a: FDP与软孔径 58
9S8V`aC Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
Ym
1; /' Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
%nyZ=&u Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
-GYJ)f Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
#dkSAS Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
9z7rv, Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
H H|N~pBJB Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
|};-.}u^`h Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
1'b}Y 8YO Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
tfVlIY< Ex38: 剪切干涉仪
W( 'V2Z-q 62
a=M/0N{! Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
'? d5L+ 9 Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
^IO\J{U{"x Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
K1zH\wH Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
MC%!>,tC Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
#M|q}jA| Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
6`Diz_( Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
<J-. ,: Ex46: 光束整形滤波器 68
YtA<4XHU Ex47: 增益片的建模 68
KU;J2Kt Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
zh9B8r)C Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
[vOk= Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
YB3 76/ Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
x57O.WdN Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
K k|mV&3J Ex48: 倍频 70
op61-:q/ Ex49: 单模的倍频 71
smHQ'4x9 Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
{2L V0:k2 Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
Wcki=ac\v! Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
eHU b4,%P Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
vCn\_Nu;W& Ex52: 锥像差 72
a"phwCc"% Ex53: 厄米高斯函数 74
F z2C XC Ex53a: 厄米高斯多项式 75
Gp2C wyv Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
Q$ A;Fk}- Ex54: 拉盖尔函数 75
I$*LMzve Ex55: 远场中的散斑效应 75
\ \g Aa-}: Ex56: F-P腔与相干光注入 75
E6#")2C~ Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
O&r9+r1` 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
C5~
+"#B 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
M2LW[z Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
!&pk^VFl+ Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
`_(N(dm Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
%!]CP1S Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
Vn?|\3KY Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
p d .5 Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
aEdc8i ? Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
U9"Ij} Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
=4K:l}} Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
/ @0 Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
UD^=@?^7 Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
Xw&vi\*m Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
8$38>cGY^ Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
8?h&FbmB Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
jm,:jkr Ex60a: 对散焦的简单优化 80
ww) ow\ Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
UD_8#DO{m1 Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
Iy Vmz' Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
;R^=($ X Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
/~P 4<1 Ex61: 对加速模型评估的优化 82
E+~1GKd Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
fnK H< Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
5E} !TL$ Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
9eEA80i7 Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
+5H1n (6) Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
Z._%T$8aJv Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
)zu m.6p T Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
IY}{ 1[<N Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
h&z(;B!;y. Ex67a: 六边形透镜阵列 88
6&,9=(:J&R Ex67b: 矩形透镜阵列 88
>z k6{kC Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
% E 8s>D Ex67d: 矩形柱透镜 88
eNr2-R Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
'S 6JpWG1 Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
P>_ r6C Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
cCq mrjUmV Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
WTUC\}#E\ Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
3<}r+, j Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
a ~F\ 2`Q Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
{ r:5\ Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
F,@uYMQs Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
?F9c6 $| Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
N`+@_.iBX Ex69c: 速率方程与单步骤 92
7$"n.cr
: Ex69d:
半导体增益 92
`]5 t'Ps Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
p`}G" DM Ex69f: 速率方程的数值举例 93
l42tTD8Awz Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
_p0G8 Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
)u.%ycfeV Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
8!qzG4F/ Ex69j: 稳态速率方程的解 93
'v_k #% Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
~Q+J1S]Fs Ex70: Udata命令的显示 93
`$ZBIe/u Ex71: 纹影系统 94
e V( Ex72: 测试ABCD等价系统 94
vd0uI#g%# Ex73: 动态存储测试 95
6<{Sb E|G{ Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
j Kp79]. Ex75: 锥面镜 95
h{?cs%lZ Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
=|IY[2^ Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
sg4T X?I Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
!0Eo9bU%@ Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
%( #kJZ Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
isor%R! 。。。。后续还有目录
=&y6mQ 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
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