前言
<+-Yh_D <r +!hJ[s' 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。
%][$y 7 < A -(&+ 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。
NBqV0>vR 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。
$]H= `f 6)Q`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。
*)`kx 2^ ,H_PS 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。
Y(
$Ji12 不当之处，敬请指正！
P7w qZ? n,?IcDU~m U%^eIXV| 目录
G V :$; 前言 2
^#BGA|j 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
Z`oaaO 2、带有反射壁的空心波导 7
u
JQaHL! 3、二元光学元件建模 14
iJZ|[jEDV 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
Kl aZZJ 5、大气像差与自适应光学 26
.A*VLF*m 6、热晕效应 29
X<Th{kM2 7、部分相干光模拟 34
zY1s7/$ i 8、谐振腔的
优化设计 43
ksu}+i,a 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
Y%fVt| 10、非稳环形腔模拟 53
fKT Dt% 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
b\?7?g 12、体全息模拟 63
GDHK.? GY 13、利用全息图实现加密和解密 68
t/d' ,Khg 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
_)zmIB( }m 15、拉曼放大器 80
Q &Z4r9+Z 16、瞬态拉曼效应 90
$"sq4@N 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
3`fJzS% O 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
]> )u+| 19、光学参量振荡器 109
f2O*8^^Y{Q 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
Y^f 94s:2S 21、ZIG-ZAG放大器 122
eP q13!FC/ 22、多程放大器 133
-t@y\vZF, 23、调Q激光器 153
c Pq Dsl3 24、
光纤耦合系统仿真 161
\LdmGv@ & 25、相干增益模型 169
&o* s !u 26、谐振腔往返传输内的采样 181
11)/] ?/j 27、光纤激光器 191
$hjP}- oUX h"% |\o+3 GLAD案例索引手册
"U% n0r2 aNE9LAms 目录
3XeXzPj 4<G? 目 录 i
t." g\; 
<%d51~@={I GLAD案例索引手册实物照片
O{k89 { GLAD软件简介 1
gppBFS Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
1R=)17' O Ex1a: 基本输入 2
=tr1*s{ Ex1b: RTF命令文件 3
`z|= ~ Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
bZNIxkc[Dh Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
`Yx-~y5X Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
,vPe}OKj Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
= \~E n5 Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
P%zH>K Ex3: 单位选择 7
cGgM8 Ex4: 变量、表达式和数值面 7
{$EH@$./ Ex5: 简单透镜与平面镜 7
S a3I ?+ Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
aO8c h Ex7: mirror/global命令 8
};&HhBc!g Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
j5L )N Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
N\9}\Rk@ Ex8b: 离轴单抛物面 12
} 3v'Cp0L Ex8c: 椭圆反射镜 12
t" <s} ~ Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
&/Eg2 Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
!p }`kG Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
ic %?uWN Ex10: 宏、变量和udata命令 17
d"#gO,H0 Ex11: 共焦非稳腔 17
Ua):y) A Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
j?EskT 6 Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
.z=U= _e Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
3gb| x? Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
U't E^W Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
w3^NL(> Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
drW~)6Lr@ Ex13: 相位像差 20
kf<c, 3A Ex13a: 各种像差的显示 21
S8
:"<B) Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
8 6 *;z-G Ex14: 光束拟合 23
_i5mC,OffN Ex15: 拦光 24
a% Uw;6|{ Ex16: 光阑与拦光 24
]JOephX2R Ex17: 拉曼增益器 25
kmryu= Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
mDE'<c`b4 Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
!7}IqS s Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
o4$Ott%Wm Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
\[:PykS Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
6SE6AL<b Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
led))qd@V- Ex24: 大气像差与自适应光学 31
vt//)*(.$ Ex24a: 大气像差 32
=WC-Sj{I Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
[+;qWfs B Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
K* ~]fy Ex25: 地对空激光通讯系统 32
lWW+5 Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
t)` p@]j Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
`>s7M.|X Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
!<&m]K Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
nSS>\$ 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
c! @F Ex28: 相位阵列 35
gw"~RV0 Ex28a: 相位阵列 35
_5mc (' Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
Z1 M>-[j) Ex29: 带有风切变的大气像差 35
$f#agq_ Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
>&OUGu| Ex31: 热晕效应 36
*I0Tbc
O Ex31a: 无热晕效应传输 37
PocYFhWQ` Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
~3gru>qI& Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
&-M]xo ^ Ex32: 相位共轭镜 37
\i!Son.< Ex33: 稳定腔 38
|g%mP1O Ex33a: 半共焦腔 38
EeB ]X24 Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
'0:i<`qv#g Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
UfO7+_2 Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
FXV`9uq}Z Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
FW8-'~ Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
BYi)j6" Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
{^5?)/< Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
q@n^ZzTx Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
mf fIf1f Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
9I`Y-D Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
6 {}JbRNf Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
Y#FO5O%W Ex33l: 谐振腔耦合 43
ubYG Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
;
dd Q/ Ex34: 单向稳定腔 45
\hlR]m !C Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
Rrg8{DZhv Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
[iS,#w`
5 Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
w%dL 8k Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
I;7nb4]AmF Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
w\w(U Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
:m'+tGs Ex36: 有限差分传播函数 57
A5fwAB Ex36a: FDP与软孔径 58
"CQw/qZw Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
MgJ36zM Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
w8iR|TV Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
>O7~h [FN Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
6_gnEve
h Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
Vw# {C> Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
w~Ff%p@9 Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
|E@djosyC Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
Xf
d*D Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
4 =Gp h Ex38: 剪切干涉仪
5,pSg 62
U47}QDh Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
8' K0L(3[ Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
npp[@*~ Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
d2S~)/@S Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
.>pgU{C`! Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
UsQ4~e 4- Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
w$|l{VI Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
pV(lhDNoQ Ex46: 光束整形滤波器 68
Xm1[V& Ex47: 增益片的建模 68
@}s$]i$|- Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
Thr*^0$C Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
pS[KBQ"F Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
nZy X_J,Vd Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
v4Ga0]VN$8 Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
b;GD/UI Ex48: 倍频 70
,#]t$mzbQ( Ex49: 单模的倍频 71
AVw%w&|% Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
,8MLoZ _ Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
\5)h tL1F Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
BxK^?b[E8 Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
sZ&G%o Ex52: 锥像差 72
fyWO Ex53: 厄米高斯函数 74
Z m
ogM7B Ex53a: 厄米高斯多项式 75
o*g|m.SjL Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
B;K`q
Ex54: 拉盖尔函数 75
;z~n.0' Ex55: 远场中的散斑效应 75
[&?8,Q( Ex56: F-P腔与相干光注入 75
sj?3M@l95W Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
V D S23Bo 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
*Vw\'%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
k0-G$|QgIp Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
7OCwG~_^ Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
$,>@o=)_ Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
,m<H-gwa Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
B[4pX
+f Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
' CZ a3ux Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
X>YsQrK(ig Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
J?UQJ&!@O Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
6x)$Dl Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
J [~5U~F Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
y! .J Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
OS|> t./U Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
Mb1t:Xf^g Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
!HeSOzN Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
}N0 Qm[R Ex60a: 对散焦的简单优化 80
1 ?* Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
(+<1*5BEkT Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
@H>@[+S# Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
D?yG+%&9 Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
hI?sOR! Ex61: 对加速模型评估的优化 82
)}vNO E?X~ Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
Vm}%ttTC Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
:j')E`#
Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
<GHYt#GIZ+ Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
`Q3s4VEC Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
ofYlR| Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
mkh"Kb*{ Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
=0;}K@(J Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
7@lS.w\#- Ex67a: 六边形透镜阵列 88
G0u LmW70 Ex67b: 矩形透镜阵列 88
]lw|pvtd Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
Z[\ O=1E, Ex67d: 矩形柱透镜 88
Hn>B!B m* Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
kF;D BN Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
m-^ 8W[r+_ Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
K{b(J
Nd Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
:ISMPe3' Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
\I"Z2N>^z Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
*_ E|@y Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
}g# & Q0 Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
PHA-9\jC{ Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
J_Ltuso Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
aL J(?8M@ Ex69c: 速率方程与单步骤 92
oAWzYu(v Ex69d:
半导体增益 92
8Og_W8 Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
)X9W y!w0 Ex69f: 速率方程的数值举例 93
`(A5f71MfM Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
E9?ph D Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
? (*t@
{k Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
h~{aG o Ex69j: 稳态速率方程的解 93
7eWk7&Xul Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
(b'B%rF O Ex70: Udata命令的显示 93
VJ ^dY; Ex71: 纹影系统 94
*(PL
_/: Ex72: 测试ABCD等价系统 94
.h0b~nI>> Ex73: 动态存储测试 95
.9md~j:o^s Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
3}|'0(hYL Ex75: 锥面镜 95
Y"-^%@|p Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
L?5Ck<!xG Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
btdb%Q* Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
>^XBa*4;Y Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
z]b>VpW: Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
#2r}?hP/m 。。。。后续还有目录
>#,G}xf 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
Ag F,aZU a tXS-bg* 
