前言
0V+v)\4FE C ~Doj 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。
'd]t@[# +' SG$<Xv GLAD使用复振幅来描述光束，采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析，几乎能对所有类型的激光系统进行分析，或对物理
光学系统做完整的端-对-端的分析处理，还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。
J|u_45< GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。
eWr2UXv$ r<[G~n 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。
39bw,lRPV Ae*
6&R4 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。
"I
QM4: 不当之处，敬请指正！
PU-L,]K q4SEvP}fLx [JEf P/n|. 目录
?&D.b$ 前言 2
u =lsH 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
;)Sf| 2、带有反射壁的空心波导 7
C$d b) 5- 3、二元光学元件建模 14
9vBW CCf 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
H`4KhdqR 5、大气像差与自适应光学 26
} ;g<|v*o 6、热晕效应 29
M9.FtQhK/ 7、部分相干光模拟 34
<m> m"|G 8、谐振腔的
优化设计 43
))6Y Oc 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
$U"pdf 10、非稳环形腔模拟 53
8M,$|\U 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
< =!FB8 . 12、体全息模拟 63
K.Y.K$NjP{ 13、利用全息图实现加密和解密 68
QsBC[7<jd- 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
Bo;{ QoB 15、拉曼放大器 80
C6qGCzlG` 16、瞬态拉曼效应 90
Lb~'
I=9D 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
13A~."b 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
(gUVZeVFP 19、光学参量振荡器 109
2>g!+p Ox 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
s=Xg6 D 21、ZIG-ZAG放大器 122
%zN~%mJG 22、多程放大器 133
Q" K`~QF" 23、调Q激光器 153
;P^}2i[q>[ 24、
光纤耦合系统仿真 161
z8j7K'vV1 25、相干增益模型 169
y>c Yw! 26、谐振腔往返传输内的采样 181
jEm =A8q 27、光纤激光器 191
'26
,.1 bZ} T;!U?I GLAD案例索引手册
> $7{H] 1-.(p A' 目录
jP.dQj^j& t')%; N 目 录 i
19i =kdH 
zqLOwzMlLx GLAD案例索引手册实物照片
Bqw/\Lxwlf GLAD软件简介 1
-HRa6 Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
_$yS4= . Ex1a: 基本输入 2
'jYKfq~_cJ Ex1b: RTF命令文件 3
<m*j1|^{t Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
M
%!O)r#Pn Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
MC1&X' Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
B;t{IYhq{ Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
+A1xqOB Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
#e[igxwi Ex3: 单位选择 7
# 'I<q Ex4: 变量、表达式和数值面 7
2^)_XVX1 Ex5: 简单透镜与平面镜 7
} a!HbH Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
[f?x ,W~ Ex7: mirror/global命令 8
|Ew&. fgz Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
:H/Rhx= Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
j rg B56LL Ex8b: 离轴单抛物面 12
{( Ba Ex8c: 椭圆反射镜 12
,vB nr_D# Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
T+>W(w
i Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
C#. 27ah Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
:q$.=?X3 Ex10: 宏、变量和udata命令 17
a[J_H$6H! Ex11: 共焦非稳腔 17
4
;^ Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
J"fv5{ Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
%Lom#:L' Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
Vg7BK% Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
,D' bIk Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
-u g -rdXV Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
j WK>=|)=c Ex13: 相位像差 20
[6%y RQ_ Ex13a: 各种像差的显示 21
kQ|phtbI Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
~I@ % ysR Ex14: 光束拟合 23
k;HI -v Ex15: 拦光 24
_8wT4|z5 Ex16: 光阑与拦光 24
eY_BECJ+OO Ex17: 拉曼增益器 25
6>[J^k%~w) Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
<<&SyP Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
\F<C$cys\ Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
3A3WD+[L Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
@4>?Y=# Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
`&J=3x Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
wvH*<,8V q Ex24: 大气像差与自适应光学 31
fw SI"cfM Ex24a: 大气像差 32
BLb'7`t Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
c1 1?Kq Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
jsq|K=x, Ex25: 地对空激光通讯系统 32
8< z Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
|al'_s}I Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
/brHB @$ Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
3*e )D/l m Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
6G:7r [ 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
j#9n.i
%h Ex28: 相位阵列 35
"MDy0Tj8EN Ex28a: 相位阵列 35
\n-.gG Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
ES5a`"H Ex29: 带有风切变的大气像差 35
[k=LX+w@ Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
<H| ]^An!H Ex31: 热晕效应 36
>t4<2|!(M Ex31a: 无热晕效应传输 37
D ;Y2yc[v Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
Kp [5"N8 Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
Q S<)* Ex32: 相位共轭镜 37
L] =LY Ex33: 稳定腔 38
-IL' (vx Ex33a: 半共焦腔 38
=64Ju Wvo Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
V QbKrnX Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
ki]i[cdk Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
_
Uv3g lK Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
F "-GhjK Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
o6 8; -b'n Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
Cil1wFBb Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
ZU5; w Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
n0w0]dJ&lc Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
nW ]T-! Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
Cp#}x1{ Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
uC"Gm;0 Ex33l: 谐振腔耦合 43
dEfP2 72M Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
|qb-iXW= Ex34: 单向稳定腔 45
]GzfU'fOn| Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
VB~Do?]*k% Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
2&:nHZ) Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
_+qtH< F/ Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
2~@Cj@P] Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
!-8y;,P Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
jC'Diu4 |Q Ex36: 有限差分传播函数 57
67 wq8| Ex36a: FDP与软孔径 58
D#11
N^-K Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
3_Mynop Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
MQVEO5 Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
?8$h%Ov- Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
ZV`o: Gd Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
uD4$<rSHb Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
= ]0AZ Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
f:h<tlob Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
?YnB:z*eV Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
G V% @A Ex38: 剪切干涉仪
i",oPz7 62
8o,"G}Hjk Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
<2fvEW/#v Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
8LlWXeD9 Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
34qfP{9!N Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
(&qjY
I Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
)IGx3+I
, Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
%F] :nk` Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
3$ BYfI3H Ex46: 光束整形滤波器 68
:JzJ(q/ Ex47: 增益片的建模 68
k j!mgu#T Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
| $c~Jq Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
L_fiE3G|> Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
iu EQ?fp Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
vtXZ`[D,l) Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
ljjnqQ% Ex48: 倍频 70
J\\o# -H Ex49: 单模的倍频 71
.Yxf0y?uv Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
B@,#,-=
Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
3 NgyF[c Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
# |,c3$ Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
V e4@^Jy; Ex52: 锥像差 72
t +n+ _X Ex53: 厄米高斯函数 74
<_-8)abK Ex53a: 厄米高斯多项式 75
8[H)t Kf8 Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
>FReGiK$T Ex54: 拉盖尔函数 75
CM+/.y T Ex55: 远场中的散斑效应 75
rTM0[ 2N Ex56: F-P腔与相干光注入 75
usI$ Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
u'aWvN y+ 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
{iVmae 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
B0:/7Ld$Ml Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
"y=AVO Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
4z!(!J ) Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
iFaC[(1@a Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
Eb9{ Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
1#^r 5E4 Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
iPt{v 5}] Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
S$i3/t Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
}; ]f 3 Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
oOHr~< Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
f}+8m .g2 Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
>y
iE} Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
*\F,?y U Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
3ypf_]< Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
$Z4IPs Ex60a: 对散焦的简单优化 80
-LEpT$v| Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
IP l]$j>N Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
@3I/57u< Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
JbEQ35r Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
gq an]b_ Ex61: 对加速模型评估的优化 82
O_y?5 3X Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
bGa "r Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
KVCj0 6}j Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
N!^5<2z@eT Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
B;xGTl@8 Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
c9R|0Yn^J Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
K!_''Fg Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
=E'
.T0v Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
*p 7_rY Ex67a: 六边形透镜阵列 88
y7Sj^muBY Ex67b: 矩形透镜阵列 88
b0R{cj=<[ Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
\9s x_T Ex67d: 矩形柱透镜 88
Q1?0 ]5 Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
wv_<be[?* Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
Shb"Jc_i Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
,N`D{H"F Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
9>HCt*|_8 Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
$|r
p5D6 Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
cp<jwcc! Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
9EKc{1
z Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
APT /z0X> Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
;B@ -RfP Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
|!H@{o Ex69c: 速率方程与单步骤 92
X"3 Za[9j Ex69d:
半导体增益 92
@m Id{w z Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
.q9wyVi7GI Ex69f: 速率方程的数值举例 93
HrS Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
D'3. T{*rH Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
k>q}: J9V Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
TkSeDP Ex69j: 稳态速率方程的解 93
P V,AN
Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
;gNoiAxW Ex70: Udata命令的显示 93
It3. Ex71: 纹影系统 94
caC( KK#< Ex72: 测试ABCD等价系统 94
%H'*7u2 Ex73: 动态存储测试 95
(GI]Uyn Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
f!aE/e \ Ex75: 锥面镜 95
!E |k#c9 Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
Seb J}P1x Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
;IX*4E'4s Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
B!zqvShF Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
O)Mf/P' Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
Wx-vWWx*Q 。。。。后续还有目录
S2 * ER 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
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