前言
~!Rf5QA85 =AuxME g 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。
\ tU[,3
(. $e@k= GLAD使用复振幅来描述光束，采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析，几乎能对所有类型的激光系统进行分析，或对物理
光学系统做完整的端-对-端的分析处理，还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。
4)snt3k GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。
Hv
=7+ O$ w (odgD 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。
}%,LV]rGEZ 'L%)B-,n 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。
A{Y/eG8 不当之处，敬请指正！
D<^K7tJui ,YrPwdaTB gp^xl>E 目录
J>0RN/38o 前言 2
T'14OU2N{Y 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
X'7MW?
q@ 2、带有反射壁的空心波导 7
VQ2B|v 3、二元光学元件建模 14
j|r$ ! gV 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
TI^X gl~ 5、大气像差与自适应光学 26
X/S%0Aw Z 6、热晕效应 29
x{ VUl 7、部分相干光模拟 34
sFRQFX0XoY 8、谐振腔的
优化设计 43
L yjp 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
!$,e)89 10、非稳环形腔模拟 53
QLH6Nmk 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
B,{Q[ 12、体全息模拟 63
F:G
Vysy 13、利用全息图实现加密和解密 68
]ex2c{
G 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
6"o@d8>v 15、拉曼放大器 80
6[]O3Aa 16、瞬态拉曼效应 90
>td\PW~ X 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
Si T5QJe 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
u< 5 {H='6 19、光学参量振荡器 109
t,y MO 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
/| [%~`?BM 21、ZIG-ZAG放大器 122
)m10IyUAY 22、多程放大器 133
k= .pcDX 23、调Q激光器 153
N6/; p]| 24、
光纤耦合系统仿真 161
fSm|anuKZe 25、相干增益模型 169
f_r4*#&v 26、谐振腔往返传输内的采样 181
X}]g;|~SN 27、光纤激光器 191
g;</ |Z ~" U^N:I" GLAD案例索引手册
' "o2;J)7 iaQ3mk# 目录
>m` <AynJ !u%XvxJwDb 目 录 i
!MD uj 
P<R'S GLAD案例索引手册实物照片
q<Wz9lDMNR GLAD软件简介 1
ID$%4jl Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
#}nDX4jI Ex1a: 基本输入 2
Wg=4 `&F^ Ex1b: RTF命令文件 3
}Ld eU:E4 Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
Q r*7bE(a Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
U$6(@&P! Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
.OvH<%g!. Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
jRSY`MU}t+ Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
d /` d:g Ex3: 单位选择 7
-ob1_0 Ex4: 变量、表达式和数值面 7
Xwk_QFv3 Ex5: 简单透镜与平面镜 7
rPoq~p[Y Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
1H7 bPl| Ex7: mirror/global命令 8
%9`\ 7h7K Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
( p}N
cn. Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
xw~&OF& Ex8b: 离轴单抛物面 12
C3e0d~C Ex8c: 椭圆反射镜 12
#TG.weTC Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
fTV}IP Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
:pg]0X; Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
H mVpxD+ Ex10: 宏、变量和udata命令 17
\PgMMc4' Ex11: 共焦非稳腔 17
LE4P$%>H Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
4lF?s\W: Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
G}gmkp]z Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
0z=^_Fb Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
"| K D$CY Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
,~ qjL|9 Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
Vi\kB% Ex13: 相位像差 20
{t QZqqdn@ Ex13a: 各种像差的显示 21
v
L!?4k Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
cR/z; *wr7 Ex14: 光束拟合 23
Tyt1a>! qA Ex15: 拦光 24
>Gi* BB Ex16: 光阑与拦光 24
.V\: )\<| Ex17: 拉曼增益器 25
$ 2PpG|q Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
v[=TPfX 0 Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
9|1J pb Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
"}j v5j5 Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
Rkz[x Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
V75P@jv5J Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
) E (9
R( Ex24: 大气像差与自适应光学 31
X1~ WQ?ww Ex24a: 大气像差 32
guWX$C-+1 Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
G}p* oz~ Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
y?yWM8 Ex25: 地对空激光通讯系统 32
Fd/.\s Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
r@]iy78
j Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
u(Y?2R Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
%t J@) Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
cr<ty"3\ Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
/yO|Q{C}M8 Ex28: 相位阵列 35
2g:V_% Ex28a: 相位阵列 35
+JRP d.B"@ Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
=hDFpb,mr Ex29: 带有风切变的大气像差 35
D0a3%LBS/2 Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
!w=6>B^ Ex31: 热晕效应 36
6F4OISy%3 Ex31a: 无热晕效应传输 37
x^P ~+(g Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
M|uWSG Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
B_#U |10et Ex32: 相位共轭镜 37
Hlye:.$ Ex33: 稳定腔 38
w@"l0gm+u[ Ex33a: 半共焦腔 38
K1*]6x, Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
T9=55tpG9 Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
3pk `&' Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
55]E<2't Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
Y <EdFzle Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
< \C/; Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
B$ @fE} Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
z;d]=PT Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
Ed=]RR 4R Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
~k[q:$ T Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
ohj(1jt Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
RbGq$vYol/ Ex33l: 谐振腔耦合 43
5zR9N>!c Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
t
(> } Ex34: 单向稳定腔 45
[W{WfJ-HwG Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
i% eq! q Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
|#_`aT" Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
T.kQ] h2ZG Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
mhZ60 RW Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
J_ S]j E{ Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
5<?s86GHh' Ex36: 有限差分传播函数 57
> qhoGg Ex36a: FDP与软孔径 58
1hnw+T<<W Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
uy^vQ/ Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
HHU0Nku@ho Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
?YTngIa Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
} "CX` Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
B qA Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
:`w'}h7m Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
6~_ TXy/ Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
tjIT4 Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
Hp!c\z; Ex38: 剪切干涉仪
mcB 8xE 62
]-b`uYb Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
X[{ tD# Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
/:],bNb Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
G^Q8B^Lg Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
,J63 ?EQ3 Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
gZLzE *NZ Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
@CJ`T& Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
;5(ptXX1W Ex46: 光束整形滤波器 68
.3QX*]{ Ex47: 增益片的建模 68
+>u iI4g Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
vm
y?8E6+ Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
CMI V"- Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
{+V]saYP Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
bXw!fYm& Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
YAoGVey Ex48: 倍频 70
0~:Eo89 Ex49: 单模的倍频 71
WK<:(vu. Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
ZFN n(n Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
^UEExj f Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
2sryhS'(H Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
Qx aW
x Ex52: 锥像差 72
d}2$J1 ` Ex53: 厄米高斯函数 74
{r,MRZaa Ex53a: 厄米高斯多项式 75
L~PBD?l Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
2Vn~o_ga Ex54: 拉盖尔函数 75
f*IC ZM Ex55: 远场中的散斑效应 75
R
rtr\ a Ex56: F-P腔与相干光注入 75
1"4Pa n Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
+%%Ef] 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
c\\'x\J7 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
E9"P~ nz Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
X*^^W_LH. Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
g$N/pg2>cT Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
N#Y|MfLc Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
WX9ABh& 5 Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
dpPu&m+ Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
Tt.#O~2:9 Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
>-0\w P Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
+6$ |No Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
'Cv>V"X: ` Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
=
@EN]u Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
y| 7sh Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
Hv~& RZpe Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
DN GXp5I Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
Gz,?e]ZV Ex60a: 对散焦的简单优化 80
5>e#SW Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
R iPxz =kr Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
;
m]KKB Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
$ :i%\7 = Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
Sz_{ #- Ex61: 对加速模型评估的优化 82
t6+c"=P# Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
KS3>c7 Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
9[5qN!P;y Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
fK %${ Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
K|{IX^3)V Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
iiw\ Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
E<~Fi .M;\ Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
8? za&v Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
j^V r!y Ex67a: 六边形透镜阵列 88
KqD]G S#( Ex67b: 矩形透镜阵列 88
.T63: Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
aJ{-m@/ 5 Ex67d: 矩形柱透镜 88
.yF@Ow Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
{PTB]D' Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
z[0+9=<Y Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
P5K=S.g Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
cUH. ^_ a Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
l@irA tg4 Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
j v4O Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
(qbL=R" Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
j TyR+#Wn Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
ev'` K=n8 Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
:]rb} 1nLB Ex69c: 速率方程与单步骤 92
UD!-.I] Ex69d:
半导体增益 92
xk:=.Qqh Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
;J>upI Ex69f: 速率方程的数值举例 93
ms]r1x" Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
V`WSZ Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
d $H Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
AL;z's(F? Ex69j: 稳态速率方程的解 93
JH|]B|3 Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
JqmxS*_P Ex70: Udata命令的显示 93
g!\H ^d 4 Ex71: 纹影系统 94
VRs|"; Ex72: 测试ABCD等价系统 94
1`Ig A0V`" Ex73: 动态存储测试 95
K7-z.WTUR Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
3-PqUJT$ Ex75: 锥面镜 95
D^Gs_z$[' Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
T 2ZB(B D Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
(B^rW,V[R Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
J E *d- Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
=`KA@~XH4 Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
Uk'bOp 。。。。后续还有目录
Mg p+#w+, 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
{44#<A< Nrn_Gy>|D 
