前言
.nKyB'uV 6>SP5|GG 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。
K?(ls $ k]ptk^ 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。
(#X/ sZQh 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。
Pm%ZzU I6 {}S6 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。
|Tf}8e _I3j 7f,V 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。
Euk#C ;uBg 不当之处，敬请指正！
Pm#B'N#*N| Y>wpla[kUq MU-ie*+ 目录
pj?+cy
v~ 前言 2
!ck=\3pr 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
%:YON,1b=7 2、带有反射壁的空心波导 7
s80:.B 3、二元光学元件建模 14
TW:vL~L 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
? R;5ErZ 5、大气像差与自适应光学 26
-gv @
.# N 6、热晕效应 29
no)Spo' 7、部分相干光模拟 34
ZgZ}^x 8、谐振腔的
优化设计 43
?b^VEp.;} 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
y%v<Cp@R 10、非稳环形腔模拟 53
xXp\U'Ad~~ 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
{KdC5 1"Nv 12、体全息模拟 63
]i=-/ 13、利用全息图实现加密和解密 68
*x)WF;(]g 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
/n/U)!tp 15、拉曼放大器 80
FWq 6e, 16、瞬态拉曼效应 90
=}Bq"m 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
v>~ottQ| 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
X+? *Tw!\ 19、光学参量振荡器 109
~; Ss)d 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
0$": W 21、ZIG-ZAG放大器 122
`a3q)}*Y 22、多程放大器 133
OzX\ s= 23、调Q激光器 153
9'Pyo`hJ#U 24、
光纤耦合系统仿真 161
{ylc 2 1 25、相干增益模型 169
%R7Q `!@8 26、谐振腔往返传输内的采样 181
p%]* I ? 27、光纤激光器 191
NA]7qb%%< *<Fz1~%* GLAD案例索引手册
xQk]a1 pIC CjA?3@ 目录
r*0a43mC1 8}{';k 目 录 i
@zT.&1;` 
Kbg`ZO* GLAD案例索引手册实物照片
C ])Q#!D| GLAD软件简介 1
NQ'^ z Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
~SUA.YuF Ex1a: 基本输入 2
dV<M$+;s] Ex1b: RTF命令文件 3
=yz#L@\! Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
7 I&7YhFI Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
23_<u]V Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
jMzHs* : Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
A0V"5syY Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
6@]Xwq Ex3: 单位选择 7
pyT+ba# Ex4: 变量、表达式和数值面 7
!_?<-f( Ex5: 简单透镜与平面镜 7
S/G,A,"c Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
HdJLD+k / Ex7: mirror/global命令 8
fB3O zff Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
h$f/NS ct2 Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
nxsQDw\hy Ex8b: 离轴单抛物面 12
j<szQ%tJlI Ex8c: 椭圆反射镜 12
b hOy x Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
_ZzN}!Mye Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
= EyxM Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
vk5pnCM^3 Ex10: 宏、变量和udata命令 17
[YHvy fk~_ Ex11: 共焦非稳腔 17
#Vs/1y`() Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
xp)#a_} Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
V~T jz%< Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
s|pb0 Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
yD#w @yG Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
$a15
8 Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
a_waLH/ Ex13: 相位像差 20
Eh!%Ne O Ex13a: 各种像差的显示 21
_xl#1>G^J Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
SjtGU47$! Ex14: 光束拟合 23
T5 5l-.> Ex15: 拦光 24
l
YH={jJ Ex16: 光阑与拦光 24
fX[,yc; Ex17: 拉曼增益器 25
7Kk rfJqN Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
<j ;HRm Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
+(/XMx}a Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
"sAR< 5b Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
rHT8a^MO Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
i J?8)} Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
xXA$16kd Ex24: 大气像差与自适应光学 31
-fL|e/ Ex24a: 大气像差 32
C;dA?Es>R Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
v0" |J3 Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
P^rSpS9 Ex25: 地对空激光通讯系统 32
X2 M<De F: Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
2Mu-c:1 Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
.7ahz8v Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
kgr:8 5 Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
n 8AND0a1C Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
7 aD I6G Ex28: 相位阵列 35
Ct } "o Ex28a: 相位阵列 35
<e/O"6='Z Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
5\R8>G~H Ex29: 带有风切变的大气像差 35
B|:{.U@ne Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
y^;qT_)# Ex31: 热晕效应 36
;4 ?%k ) Ex31a: 无热晕效应传输 37
:&?# ~NFH Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
lmH!I )5 Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
n geX+@ Ex32: 相位共轭镜 37
~gI%
Ex33: 稳定腔 38
,J}lyvkd Ex33a: 半共焦腔 38
P2`ks[u+i Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
<i]%T~\Af) Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
lz{>c.Ll[ Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
KO)<Zh Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
B{)Du
:) Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
I=(O,*+PQ Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
X){F^1CT{ Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
}-r"W7]k Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
CvbY2_>Nh Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
/ jj!DO# Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
U}gYZi;;$ Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
sv0 kksj Ex33l: 谐振腔耦合 43
xZ;';}&pj Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
p-*BB_ J" Ex34: 单向稳定腔 45
M\`6H8aLn Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
|I OTW=> Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
3g- }k Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
D"^ogY#LK Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
V{d "cs>9 Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
i3e|j(Gs4 Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
SCGQo .~, Ex36: 有限差分传播函数 57
<}4|R_xY# Ex36a: FDP与软孔径 58
ioa 1n=j Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
da I-* Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
Jt)<RMQ^R Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
f^$\+H"W Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
oK(ua
Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
FfD2
&(-R Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
OVj,qL) Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
k?J}-+Bm[| Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
^xqh! Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
:"QRB#EC% Ex38: 剪切干涉仪
BwE L\*$g 62
&Q&$J )0 Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
.Bi7~*N Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
k?S-peyRO Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
9R ugkGy Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
|#-Oz#Eg' Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
u"|.]r Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
Mm/GI a Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
p n
=S%Qf] Ex46: 光束整形滤波器 68
^8MgNVoJ) Ex47: 增益片的建模 68
.S5&M NE Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
0f-gQD Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
{?m ',sG;& Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
} >0UaK Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
:$}67b)MO Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
~?L. n:wu Ex48: 倍频 70
F[ ? t"d Ex49: 单模的倍频 71
[n:R]|^a Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
$}\. )^[} Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
l7x%G@1#~W Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
A$5!]+ Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
]I}'
[D Ex52: 锥像差 72
Sk1yend4 Ex53: 厄米高斯函数 74
q-!m|<Z Ex53a: 厄米高斯多项式 75
\}<nX n! Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
W0nRUAo[ Ex54: 拉盖尔函数 75
9JUlu Ex55: 远场中的散斑效应 75
_C*}14
"3 Ex56: F-P腔与相干光注入 75
XDI@ mQmzB Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
Fe/*U4xU Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
;XTP^W!6f Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
!D6@ \ Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
|H
|ewVUY Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
EL +}ab2S Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
:_?>3c}L Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
`Y(/G"] Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
8<g5.$xyz Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
VTV-$Du[} Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
qQ|v~^ Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
k@wxN!w; Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
Q p< 6qM35 Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
E8V,".!+E Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
Q}m)Q('Rk Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
A46y?"]/30 Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
gx9H=c>/ Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
r?Z8_5Y Ex60a: 对散焦的简单优化 80
#nu?b?X' Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
r<~1:/F|
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
,ur_n7+LH Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
mk0r AN Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
G_ X'd Ex61: 对加速模型评估的优化 82
evn ]n Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
,I)/ V>u Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
XLzHm&; Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
2>UyA.m0 Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
fwOvlD&e Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
8WaVs 6 Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
@=@WRPGM*9 Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
Ao=.=0os Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
rt. "P20T Ex67a: 六边形透镜阵列 88
$_<,bC1[ Ex67b: 矩形透镜阵列 88
JA1(yt Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
ya|7h z { Ex67d: 矩形柱透镜 88
q,+d\-+ Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
9?]4s-~ Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
%pV/(/Q Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
DMf:u`< Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
2AU_<Hr6 Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
PC D 1I98 Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
:;]6\/ky Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
J;G+6C$: Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
!v94FkS> Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
Q;`#ujxL Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
4GaF: / Ex69c: 速率方程与单步骤 92
/(XtNtO* Ex69d:
半导体增益 92
^
b} _[B Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
;JDxl-~ Ex69f: 速率方程的数值举例 93
]Jt K)9 Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
-4"E]f Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
A-4\;[P\ Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
fr iNo^v& Ex69j: 稳态速率方程的解 93
LUJKR6oT{> Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
+MXI;k_ Ex70: Udata命令的显示 93
Xg c@cwd Ex71: 纹影系统 94
,LU/xI0O Ex72: 测试ABCD等价系统 94
M2mte#h Ex73: 动态存储测试 95
R~;<}!Gtx Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
$c[8-= Ex75: 锥面镜 95
>* dqFZF Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
=3l%ZL/ Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
^ qY J x Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
^P\(IDJCo Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
2 et7Vw Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
gHA"O@HgDI 。。。。后续还有目录
T/u j5pMG 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
$^}?9 8m PJS\> N&u 
