前言
`&qL(66 IZf{nQ[0 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。
^+ml5m #- rH1h3*q 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。
cx,+ k]9D 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。
qyb?49I 'JtBZFq 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。
#Bze,?@ _=r6=. 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。
e
v}S+!|U 不当之处，敬请指正！
3qgS&js 7 J[&@PUy Xc ++b|k 目录
{'flJ5] 前言 2
y<UK:^t31V 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
i%iL[id:w 2、带有反射壁的空心波导 7
!"AvY y9 3、二元光学元件建模 14
E#34Wh2z 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
y
G~?MEh{ 5、大气像差与自适应光学 26
8bGd} ( 6、热晕效应 29
/A\8 mL8 7、部分相干光模拟 34
I@\lN&HC 8、谐振腔的
优化设计 43
Ng& %o 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
AD> e?u 10、非稳环形腔模拟 53
TvoyZW\?w 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
&$BjV{,/zc 12、体全息模拟 63
!vi> U|rh 13、利用全息图实现加密和解密 68
_~m5^Q& 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
-]Bq|qTH[( 15、拉曼放大器 80
te`$%NRl 16、瞬态拉曼效应 90
k?yoQL* 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
$GV7o{"& 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
zC:AS t 19、光学参量振荡器 109
%fZJRu
1b 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
Y>z>11yEB0 21、ZIG-ZAG放大器 122
ZmqKQO 22、多程放大器 133
]OhiYU4 23、调Q激光器 153
&A/]pi-\ 24、
光纤耦合系统仿真 161
uh_RGM& 25、相干增益模型 169
Oxnp0 s 26、谐振腔往返传输内的采样 181
G&SB- 27、光纤激光器 191
.8g)av+ of~ 4Q{f$6 GLAD案例索引手册
2>9C-VL2 .~db4d] 目录
_RYxD"m y jwe *(k]z 目 录 i
}v;V=%N+v 
"9uKtQS0o GLAD案例索引手册实物照片
OnziG+ak GLAD软件简介 1
Mexk~ z A^ Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
bRDYGuC Ex1a: 基本输入 2
>{ ]%F*p4 Ex1b: RTF命令文件 3
^#-l
q) Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
GMx&y2. Z Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
1nM
#kJ" Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
OO\+J Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
)* : gqN Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
mU C)gA/ Ex3: 单位选择 7
z
kP_6T09 Ex4: 变量、表达式和数值面 7
eIF5ZPS Zi Ex5: 简单透镜与平面镜 7
f)rq%N & Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
]! &FKy Ex7: mirror/global命令 8
B
IEO,W| Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
4B;=kL_f Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
&E F!OBR Ex8b: 离轴单抛物面 12
F;EwQjTF Ex8c: 椭圆反射镜 12
atH*5X6d Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
Q} JOU Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
Kn{4;Xk\ Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
2"Q|+-Io Ex10: 宏、变量和udata命令 17
/62!cp/F/D Ex11: 共焦非稳腔 17
Gu,wF(x7A Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
=?* !"&h Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
s[*rzoA Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
ztY}5A2` Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
]m q|w Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
2qNt,;DQ Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
(x|T+c"bAX Ex13: 相位像差 20
7+cO_3AB Ex13a: 各种像差的显示 21
bs&43Ae Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
sdrfsrNvB- Ex14: 光束拟合 23
'BxX0 Ex15: 拦光 24
]q[D >6_ Ex16: 光阑与拦光 24
=*.~BG Ex17: 拉曼增益器 25
b_krk\e@S Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
@bLy,Xr& Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
1~FOgk1; Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
r<EY]f^`u Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
iVr J Q Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
jd"@t*ZV Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
<dNO d0 e Ex24: 大气像差与自适应光学 31
Hio0H L- Ex24a: 大气像差 32
7z,C} -q Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
Y-z (zS^1 Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
B mb0cF Q Ex25: 地对空激光通讯系统 32
est9M*Fn Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
(L:>\m&NO Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
W
i.& e Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
Lb-OsKU Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
Oo~;
L, Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
UDFDJ m$ Ex28: 相位阵列 35
$wa{~' Ex28a: 相位阵列 35
hZ,_ 6mNg Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
]N]!o#q}L Ex29: 带有风切变的大气像差 35
C.P*#_R Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
QIEJ6` Ex31: 热晕效应 36
Q{>k1$fkV Ex31a: 无热晕效应传输 37
RP|`HkP-2 Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
MN>b7O \.? Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
= svN#q5s Ex32: 相位共轭镜 37
Ix}sK"}[n Ex33: 稳定腔 38
7A7?GDW Ex33a: 半共焦腔 38
JR|ck=tq Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
372rbY Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
&-w
Cvp7 Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
>:!5*E5? Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
w2c?.x Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
BlO<PMmhT& Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
T>Z<]s Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
re <{
> Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
2,F .$X Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
F(n$ Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
P+sW[: Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
I{2hfKUe` Ex33l: 谐振腔耦合 43
C )
s5 D Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
n@i HFBb Ex34: 单向稳定腔 45
-2[a2^a' Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
B$K=\6 o Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
Or+U@vAnk Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
b J%h53 Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
w9imKVry Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
+\A,&;!SR Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
:Yl-w-oe Ex36: 有限差分传播函数 57
V!=,0zy~Z Ex36a: FDP与软孔径 58
3"i-o$P Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
yyJ f%{ Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
NI]N4[8( Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
jr. "I+ Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
F>l]
9!P|m Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
,4$>,@WW~ Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
AT3Mlz~7# Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
}0z)5c Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
O/C rd/ Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
m (!FHPvN Ex38: 剪切干涉仪
j^JPZ{ej ? 62
t*u:hex Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
q9_OGd|P Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
]ieeP4* Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
0S~r gq|O Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
niyV8v Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
CTa 57R Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
u6agoK|^9 Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
Otuf] B^s Ex46: 光束整形滤波器 68
pnOAs&QAm Ex47: 增益片的建模 68
da(<K} Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
^ h6tr8yn Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
T8g$uFo Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
@9s$4DS Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
D,feF 9 Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
7:1Lol-V Ex48: 倍频 70
jL luj Ex49: 单模的倍频 71
ICQKP1WFp Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
R m( "=( Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
vs4>T^8e Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
e"<OELA Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
|{ip T SH Ex52: 锥像差 72
!|(NgzDP/ Ex53: 厄米高斯函数 74
0l6.<-f{ Ex53a: 厄米高斯多项式 75
7. oM J Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
"to;\9lP Ex54: 拉盖尔函数 75
mzgfFNm^G) Ex55: 远场中的散斑效应 75
?@86P|19 Ex56: F-P腔与相干光注入 75
4Nsp<Kn> Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
4WB0Pt{ 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
hVY $;s 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
(LCfUI6; Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
$UwCMPs X Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
|6- n bj Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
5H^ (2w Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
z{QqY.Gu{G Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
/{I$ #:M Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
59u }W 0 Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
%N._w!N<5n Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
$& c*' 3 Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
^2rN>k,? Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
J&_n9$ Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
PJ#,2=n~ Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
,P0) 6> Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
wCBplaojJ Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
TWTb?HP Ex60a: 对散焦的简单优化 80
[a(#1 Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
~}
~4 Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
* ;FdD{+ Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
@6.vKCSE Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
tH4B:Bgj! Ex61: 对加速模型评估的优化 82
Lg hfM"g Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
QT}tvm@PMq Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
2=}FBA, 2 Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
fz_r7? Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
X?Q4} Y Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
yHaGkm Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
PA*5Bk="q Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
* T1_; 4i Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
\;Weizq5 Ex67a: 六边形透镜阵列 88
kJR `:J3DJ Ex67b: 矩形透镜阵列 88
>$7B
wO Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
(8 OsGn Ex67d: 矩形柱透镜 88
U<XG{<2 Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
%yC,^ Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
WIGi51yC.x Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
zQ PQ Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
#dHa,HUk Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
,e smV- Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
!,PWb3 S Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
~Tt iO#,t Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
{;oP L r+Z Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
W,u:gzmhw Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
]M3 yLYK/P Ex69c: 速率方程与单步骤 92
vDvFL<`vmD Ex69d:
半导体增益 92
'+
? X Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
mE[y SrV Ex69f: 速率方程的数值举例 93
O/LXdz0B Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
eS! /(#T Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
;* J Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
: D p0? &_ Ex69j: 稳态速率方程的解 93
Bbc^FHip Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
wIgS3K Ex70: Udata命令的显示 93
lhJ'bYI Ex71: 纹影系统 94
unxqkU/<Z Ex72: 测试ABCD等价系统 94
FI.\%x Ex73: 动态存储测试 95
AZ<= o Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
xz]~ jL@-] Ex75: 锥面镜 95
6u%&<")4HP Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
+C)~bb* Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
f QFk+C Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
'"Nr, vQo Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
A}!J$V:w] Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
v Q.R{!",> 。。。。后续还有目录
2<6 UwF 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
E-FUlOG& Gm`8q}<I 
