前言
]mo BVRd MxGQM> 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。
Pk5\v0vkg r
SoT]6/ 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。
FChW`b&S 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。
d1^5r
31 MGw XZ7?E 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。
Jq>5:"jZ0 F [-D
+Nka 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。
3~ WI3ZIR 不当之处，敬请指正！
\KpJIHkBRy 4TU\SP8sM !m_y@~pV#u 目录
mpDxJk! 前言 2
[!KsAsmk 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
Op 9+5]XF 2、带有反射壁的空心波导 7
`+TC@2-? 3、二元光学元件建模 14
4^Ks!S>K{8 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
X&49C:jN 5、大气像差与自适应光学 26
1dp8'f5^ 6、热晕效应 29
u, 72 Mm> 7、部分相干光模拟 34
=-P< v2|e 8、谐振腔的
优化设计 43
ZS_
z 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
ysw f2F 10、非稳环形腔模拟 53
.b h 7 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
~ U8#yo 12、体全息模拟 63
M6]:^;p' 13、利用全息图实现加密和解密 68
I7f :T N 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
<Fl.W}?Q} 15、拉曼放大器 80
Y3)*MqZlF 16、瞬态拉曼效应 90
mSFA i 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
9a1R"% Z 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
_a?x)3\v 19、光学参量振荡器 109
h;cw=G 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
6@(o8i 21、ZIG-ZAG放大器 122
1 Sns$t%b 22、多程放大器 133
* a(GG 23、调Q激光器 153
E`wq`g`H< 24、
光纤耦合系统仿真 161
dt<P6pK- 25、相干增益模型 169
$9Xn.,W 26、谐振腔往返传输内的采样 181
h2+"e# _ 27、光纤激光器 191
%|2x7@&s rXGa av9 GLAD案例索引手册
FB~IO#E8W AQ"rk9Z 目录
FPE6 H:' 5]3Mj*u\ 目 录 i
iN L>TVUM 
X zBl }4s GLAD案例索引手册实物照片
J]NMqi q GLAD软件简介 1
N_0B[!B] Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
3Z}m5f`t Ex1a: 基本输入 2
m LHl]xs4 Ex1b: RTF命令文件 3
ronZa0 Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
h)r=+Q\'(S Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
ICWH Eot Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
IJZx$8&A Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
Q'^$;X~-< Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
Nfl5tI$U: Ex3: 单位选择 7
B|AIl+y Ex4: 变量、表达式和数值面 7
r8_MIGM' Ex5: 简单透镜与平面镜 7
^w
jM u5f Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
}hc+ENh Ex7: mirror/global命令 8
(. $e@k= Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
!,DA`Yt Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
BL\H@D Ex8b: 离轴单抛物面 12
1HRcEzA Ex8c: 椭圆反射镜 12
jyR z53 Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
mP
+H
C)2 Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
T<0V ^B7 Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
> mP( [] Ex10: 宏、变量和udata命令 17
A(JgAV1{ Ex11: 共焦非稳腔 17
#6 $W uIG Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
RE;)#t?K Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
=d
JRBl Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
pf&SIG Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
*W4~.peoE Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
Q6PMRG}/o Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
o~'UWU'# Ex13: 相位像差 20
)EsFy6K: Ex13a: 各种像差的显示 21
PW* [( VX Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
mGUG Ex14: 光束拟合 23
2cv=7!K4Uv Ex15: 拦光 24
1z8fhE iiE Ex16: 光阑与拦光 24
`S]DHxS Ex17: 拉曼增益器 25
6?l|MU"Q. Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
}pT>db Z Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
XiyL563gh Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
#4^D'r>pJ Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
^F+7@*u Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
4 m_CPe Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
8H{9 Ex24: 大气像差与自适应光学 31
04!akPP< Ex24a: 大气像差 32
o5w = Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
h]^=
y.Q Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
| +aD%' | Ex25: 地对空激光通讯系统 32
ue!wo-|#G Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
$ 4>x4* Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
%T~LK=m Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
Z+S1e~~ Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
t[b Zg 9; 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'<F'1SWv Ex28: 相位阵列 35
l]geQl:7`r Ex28a: 相位阵列 35
m^1'aO_;q Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
I oC}0C7 Ex29: 带有风切变的大气像差 35
XCE<].w Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
@Yzb6 @g" Ex31: 热晕效应 36
,mD{4 >7 Ex31a: 无热晕效应传输 37
Y ^}c+)t Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
Vs&Ul6@N Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
(L7%V ! Ex32: 相位共轭镜 37
7V;wCm#b Ex33: 稳定腔 38
]=sGLd^)E Ex33a: 半共焦腔 38
j: J7 Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
?~rz'Pu~ Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
gib;> nuBK Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
kwpbg Q Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
Z nh) m Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
XbW 1`PH Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
zFO#oW,D Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
T2 MXwd&l Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
hkvymHaG Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
M[5fNK&nD Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
,Zs*07!$f Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
@DCw(.k* Ex33l: 谐振腔耦合 43
k(3FT%p Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
t p3
!6I6 Ex34: 单向稳定腔 45
9':MD0P/M Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
{s~t>R p+ Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
A&qZ:&(OM Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
:pg]0X; Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
-jL1 0~/ Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
8H2A<&3i Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
(& -!l 2 Ex36: 有限差分传播函数 57
eih~ SBSH Ex36a: FDP与软孔径 58
tLe "i> Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
#P-T4 R Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
j< _)Y(x> Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
'645Fr[lg Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
DzG$\%G2R} Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
bWfT-Jewh Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
|j~{gfpSE Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
gjex; h Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
[5s4Jp$+ Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
Nd6 1ns(N Ex38: 剪切干涉仪
y>_*}>2 ,O 62
{x/)S* :Z Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
Id 40yER Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
qgZN&7Nn: Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
!ZT BiC5R Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
#H/suQZN"g Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
w2o5+G= Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
gqQ"'SRw Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
g)Dg=3+> Ex46: 光束整形滤波器 68
VW *d*! Ex47: 增益片的建模 68
) E (9
R( Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
WxI_wRKx Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
vHxLn/ Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
"o>gX' m* Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
Q[.HoqWK Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
KPMId`kf Ex48: 倍频 70
%L eZd}v Ex49: 单模的倍频 71
?D`h[ai Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
4WZ"8 Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
?9m@ S#@ Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
/U =eB?> Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
FW--|X]8 Ex52: 锥像差 72
#a=~a=c(^ Ex53: 厄米高斯函数 74
eJ tfQ@? Ex53a: 厄米高斯多项式 75
s2Hx ?~ Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
p} O[A` Ex54: 拉盖尔函数 75
W<s5rM x Ex55: 远场中的散斑效应 75
oV Hh Ex56: F-P腔与相干光注入 75
R`!'c(V Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
!Xf7RT Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
]9/{ Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
\rY<Dxt Oq Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
.0f6b Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
|}^ BF%8V: Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
;Alw`' Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
4J6,_8`U Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
W2G@-`, Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
w*7BiZ{s< Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
BARs1^pR4 Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
DQRr(r~2Kj Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
F9 q 9BH Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
La#otuw+? Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
1feS/l$ Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
-cW 'g Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
^t#W?rxp& Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
hAv.rjhw_ Ex60a: 对散焦的简单优化 80
( :ObxJ* Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
?ta(` +" Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
wEJ) h1=)^ Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
Zb obi, Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
.|Zt&5osI Ex61: 对加速模型评估的优化 82
.S = ^) Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
#Kd^t =k Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
:M'V**A( Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
~ Dz`O"X3 Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
p{BBqKv Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
%q j8*1 Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
WC <K(PP Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
^~Dmb2 h Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
}HC6m{vH( Ex67a: 六边形透镜阵列 88
DsZBhjCB Ex67b: 矩形透镜阵列 88
C/L+ gU & Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
bQFMg41*w7 Ex67d: 矩形柱透镜 88
3Sb'){.MT+ Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
FJl_2 Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
}g\1JSJ%H Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
cXY;Tw45 Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
/:],bNb Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
G^Q8B^Lg Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
UZ` <D/ Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
=A< Fcl\Rz Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
p^uX{! Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
]&mN~$+C Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
1>"[b8a/ Ex69c: 速率方程与单步骤 92
tUPdq 0%t[ Ex69d:
半导体增益 92
Sl RQi: Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
d|R qS`h
] Ex69f: 速率方程的数值举例 93
S[zX@3eZV Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
qB0F9[U Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
+.u)\'r;h Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
vL,:Yn@ b Ex69j: 稳态速率方程的解 93
0~:Eo89 Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
NEb M >1>^ Ex70: Udata命令的显示 93
BD (Y =g Ex71: 纹影系统 94
g* & |Eq/ Ex72: 测试ABCD等价系统 94
7\?0d! Ex73: 动态存储测试 95
9AgTrP Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
m\hz Q9 Ex75: 锥面镜 95
6|-V{ Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
ZgP~VB0)$ Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
6y N8 (&` Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
bI_T\Eft Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
AsOkOS 3 Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
&=-ZNWNo 。。。。后续还有目录
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