前言
h?8I`Z)h -za+Wa`vH 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。
)\`.Ru~, 4 ~s{zob 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。
.=kXO{> 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。
M/d6I$~7z \ #yKCA'; GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种
透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟。
[.
rULQl O4 +a [82 为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能，熟悉GLAD的使用，本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读，希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。
\me'B {aa 不当之处，敬请指正！
EC:u;2f! E"/r* C+T tCF,KP? 目录
XCo3pB
Wq~ 前言 2
oe4r_EkYwW 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
B$\,l.h E 2、带有反射壁的空心波导 7
?q*,,+'0 3、二元光学元件建模 14
p;x3gc;0 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
Ic<J]+Xq 5、大气像差与自适应光学 26
:`Z 'vRj 6、热晕效应 29
G/)]aGr 7、部分相干光模拟 34
e`7dRnx&0 8、谐振腔的
优化设计 43
tCVaRP8eC+ 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
pXE'5IIN 10、非稳环形腔模拟 53
,UveH` n- 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
BH<jnQ 12、体全息模拟 63
`mt x+C 13、利用全息图实现加密和解密 68
H\PY\O&cP 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
~d9@m#_T#~ 15、拉曼放大器 80
LQo>wl 16、瞬态拉曼效应 90
&{R]v/{p] 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
W,D$=Bg 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
n>o0PtGxC 19、光学参量振荡器 109
eoGGWW@[ 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
,zP.ch 0K 21、ZIG-ZAG放大器 122
O: J;zv\ 22、多程放大器 133
bT8 ?(Iu 23、调Q激光器 153
(Qp53g 24、
光纤耦合系统仿真 161
{L#+v~d^'n 25、相干增益模型 169
!RPPwvNk4 26、谐振腔往返传输内的采样 181
TIIwq H+h. 27、光纤激光器 191
4k]DktY}. 9*ek5vPB GLAD案例索引手册
o-ee3j. dBeZx1Dy 目录
%"gV>E_u &2Q0ii#Aa 目 录 i
C ]f` 
-]-?>gkN5 GLAD案例索引手册实物照片
R) Y*<Na GLAD软件简介 1
? 3t]9z Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
kKHGcm^r Ex1a: 基本输入 2
|%tI!RN): Ex1b: RTF命令文件 3
g-NfZj? Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
Y2 oN.{IH Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
|EpL~ G_ Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
`9vCl@"IV Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
B In7<.& Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
km=d'VvnI Ex3: 单位选择 7
#^zUaPV 7r Ex4: 变量、表达式和数值面 7
L >X39R~ Ex5: 简单透镜与平面镜 7
0,M1Q~u%. Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
6< `tb)_2~ Ex7: mirror/global命令 8
Z&M fE0F/B Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
? ,AWXiif Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
s6HfN' Ex8b: 离轴单抛物面 12
:L&d >Ii|' Ex8c: 椭圆反射镜 12
\*r]v;NcP Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
?c0 @A*:o Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
QP={b+8 Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
i4g99Kvl Ex10: 宏、变量和udata命令 17
,Srj38p Ex11: 共焦非稳腔 17
JZom#A.
dt Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
7zWr5U. Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
v0 uA]6: Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
=e!o Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
dl; Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
O~L />Ya Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
/t;Kn m Ex13: 相位像差 20
3A)Ec/;~ Ex13a: 各种像差的显示 21
O<}KrmUC~ Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
7TaHE
Ex14: 光束拟合 23
cfrvx^,2& Ex15: 拦光 24
-A3>+G3[ Ex16: 光阑与拦光 24
*0!IHr"fn Ex17: 拉曼增益器 25
>}|Vmy[/ Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
#>[5NQ;$' Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
#CcWsI>+w> Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
W4V
!7_ Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
n+94./ Mh Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
f !D~aJ Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
r!W XD9# Ex24: 大气像差与自适应光学 31
X{-[
E^X Ex24a: 大气像差 32
r[votdF o Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
=c1t]%P, Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
Vt;!FZ Ex25: 地对空激光通讯系统 32
-< RG'I~ Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
)<8f3;qd Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
%J?"ZSh Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
~K-_]*[x Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
aa10vV 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
?=^ M(TA; Ex28: 相位阵列 35
yw{;Qm2\7 Ex28a: 相位阵列 35
A"W}l) +X Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
0//B+.# Ex29: 带有风切变的大气像差 35
_5l3e7YN Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
yG%<LP2p@f Ex31: 热晕效应 36
&
~*qTojj Ex31a: 无热晕效应传输 37
" +n\0j ; Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
!5escR!\D Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
\8HLQly|@ Ex32: 相位共轭镜 37
SeX:A)*ez% Ex33: 稳定腔 38
;xMieqz Ex33a: 半共焦腔 38
{%cm;o[7o Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
JAA{5@ ST Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
Qk_` IlSd Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
@w]z"UCwV@ Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
Xj+oV Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
Ohe* m[ Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
LnY`f -H Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
wEp*j+Mmce Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
'<v_YxEn Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
;;cP t44s Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
<xpHlL c Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
K WzJ Ex33l: 谐振腔耦合 43
fj,]dQ T Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
Y\pRk6, Ex34: 单向稳定腔 45
!?%'Fy6t Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
;s(uaC3 Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
$k= 5n J Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
tUR9ti Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
n;+e( ob;; Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
sH}q &= Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
y5AJ1A6 ?E Ex36: 有限差分传播函数 57
E
0 2l=M Ex36a: FDP与软孔径 58
,O[Maj/ch Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
V`;$Ua;y Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
+&:?*(?Q Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
us,1:@a)a Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
P
O{1u%P Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
u^{6U(% Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
IC:wof " Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
yk< $XNc Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
%C^%O q_k Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
Q#$#VT!F Ex38: 剪切干涉仪
1FO T 62
J|D$ Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
[Q+qu>&HB7 Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
iH#b"h{w Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
QxjX:O Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
S5$sB{\R Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
`A O<r Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
QaMB=wVr Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
v1E=P7}\{s Ex46: 光束整形滤波器 68
]|y] ?7 Ex47: 增益片的建模 68
|y*-)t Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
xQetAYP` Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
6uAo0+-k Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
0D*uZ,oBEw Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
Qn*a#]p Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
; C+g)BW Ex48: 倍频 70
<\If: Ex49: 单模的倍频 71
[3#A)# kWm Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
\f AL:mJ Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
1>!wm 0;x Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
s, 8a1o Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
<e : 2DB& Ex52: 锥像差 72
^ld ?v Ex53: 厄米高斯函数 74
w|uO)/v Ex53a: 厄米高斯多项式 75
(DW[#2\. Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
8sV_@<l<X Ex54: 拉盖尔函数 75
N%,! &\L Ex55: 远场中的散斑效应 75
XazKS4( Ex56: F-P腔与相干光注入 75
~GWn > Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
N {$'-[ 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
guC7!P^ 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
_E{hB Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
D3>;X= 1 Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
:Gdfpz-{? Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
b(Ev : Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
N{(Q,+ ~ Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
K^_Mt!% Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
1{.=T&eG# Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
Viu+#J; l Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
+gQn, HX Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
>+ZD 6l/ Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
( _{\t gSm Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
2eOde(K+ Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
z>f>B6 Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
l]s, CX Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
XU}|Ud562 Ex60a: 对散焦的简单优化 80
+Y^_1 Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
D w@0P Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
f8DF>]WW Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
osJ;"B36 Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
Ikkv <uY Ex61: 对加速模型评估的优化 82
S&C Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
_Vs\:tygs Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
E,#J\)'z Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
n j7wc9z4 Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
IkU:D"n7 Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
+;}XWV Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
6tE<`"P! Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
ydNcbF%K
Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
}a(x
L'F Ex67a: 六边形透镜阵列 88
ZjE!?
'(ef Ex67b: 矩形透镜阵列 88
I.<>6ISI@ Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
e6n^l $' Ex67d: 矩形柱透镜 88
&DMKZMj<Q* Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
Daa2.* Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
.Jt&6N Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
SOyE$GoOsx Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
3zO'=g wJ Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
*CA7
{2CX Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
);^]
is~ Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
g2=5IU< Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
#Fua^]n Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
? U:L Aub Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
E47U &xL Ex69c: 速率方程与单步骤 92
rmCrP( Ex69d:
半导体增益 92
oJF@O:A Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
`};8 Ex69f: 速率方程的数值举例 93
):.
+ u= Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
EV:y} Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
p",HF% Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
|( e `V
Ex69j: 稳态速率方程的解 93
3f`+ -&|M Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
{YCqu oF Ex70: Udata命令的显示 93
|M?yCo Ex71: 纹影系统 94
#L-3eW=f Ex72: 测试ABCD等价系统 94
F<y5zqGy@ Ex73: 动态存储测试 95
\O RNOX: Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
=TDK$Ek Ex75: 锥面镜 95
]_S&8F}| Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
5@$b@jTd Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
{*8'bNJ Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
x}G["ZU}v] Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
P`' Nv Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
4# ?Ox vH 。。。。后续还有目录
xz FV] 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
.1u"16 _ yfS`g-j{~
