前言
Oc9>F\]_m $ F7gH 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。
'F ?Znd2L Mgs| * u-5 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。
FTnQqDuT 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。
jgKL88J*\ Ti|++oC/& 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。
zZc@;S# T;r];Y (b* 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。
!# :$u= 不当之处，敬请指正！
EN WB|@B b y]|O d 4\E 目录
So * Wk " 前言 2
7 eQoc2X2 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
_L'cyH.cn 2、带有反射壁的空心波导 7
s]vJUC,s 3、二元光学元件建模 14
%)Uvf`Xhh4 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
yX V|4 5、大气像差与自适应光学 26
\seG2vw$ 6、热晕效应 29
?U/Wio$@ 7、部分相干光模拟 34
O;e8ft
'| 8、谐振腔的
优化设计 43
^=Ct Aa2 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
8C, utjy 10、非稳环形腔模拟 53
QcG5PV 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
!8@rK$DB 12、体全息模拟 63
Y `7#[g 13、利用全息图实现加密和解密 68
G z|%; 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
iQzX-a|4] 15、拉曼放大器 80
TflS@Z7C 16、瞬态拉曼效应 90
KC h 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
J&"?m.~@ 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
(d'j'U:C 19、光学参量振荡器 109
EPe]-C` 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
CxA\yG3L& 21、ZIG-ZAG放大器 122
#}!>iFBcH 22、多程放大器 133
aDl,
K;GL 23、调Q激光器 153
2WPF{y%/ 24、
光纤耦合系统仿真 161
X`3vSCn 25、相干增益模型 169
('* *nP
26、谐振腔往返传输内的采样 181
rbK#a)7 27、光纤激光器 191
t&9as } V4eng " GLAD案例索引手册
Wz-3?EQ w38c 目录
`$V[;ld(mz hX8gV~E=y 目 录 i
% O&m#)| 
U +*oI * GLAD案例索引手册实物照片
H ZDaV&)@ GLAD软件简介 1
}(+=/$ C"# Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
6L8t z 8 Ex1a: 基本输入 2
>' ksXA4b Ex1b: RTF命令文件 3
/NW>;J}C Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
xxoHH#a Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
A3MZxu=':3 Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
3|K=%jr[ Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
O2q=gYX>\ Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
MvZ+ n Ex3: 单位选择 7
fVH*dX'Jz Ex4: 变量、表达式和数值面 7
/lr1hW~Dbk Ex5: 简单透镜与平面镜 7
yE.4 95 Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
sb}K%- Ex7: mirror/global命令 8
N75 3 Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
pHj[O?F Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
<V$Y6(uMs Ex8b: 离轴单抛物面 12
L}}=yh6r Ex8c: 椭圆反射镜 12
}fJ:wku Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
<78$]Z2we Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
g[EM]q, Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
FJa[T oZ4+ Ex10: 宏、变量和udata命令 17
!F+|Y "c Ex11: 共焦非稳腔 17
M<{5pH(K Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
YY#s= Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
smfG, TI Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
nDHHYp Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
7P/?wv9+n* Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
'v\1:zi Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
Rwc[:6;fn Ex13: 相位像差 20
s[G |q5n Ex13a: 各种像差的显示 21
Gur8.A;Y Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
mL:m;>JJ n Ex14: 光束拟合 23
a=J@y K Ex15: 拦光 24
; x:k-s2- Ex16: 光阑与拦光 24
+cz"`T`X 2 Ex17: 拉曼增益器 25
r6d0x Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
J 3/\<=Qh Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
xm <v">< Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
:3KO6/+ Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
O.@g/05 C Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
Q`.'-iq Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
<i\UMrD]`: Ex24: 大气像差与自适应光学 31
< | {L[ Ex24a: 大气像差 32
1YOg1 n+k Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
+1otn~(E Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
V";mWws+?# Ex25: 地对空激光通讯系统 32
Pm$F2YrO3 Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
L;/9L[s, Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
Nk96"P$P Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
xS= _yO9- Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
!]$V9F{K Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
0LetsDN7I Ex28: 相位阵列 35
k$ZRZ{
E+ Ex28a: 相位阵列 35
zP_ ] Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
b;S6'7Jf9 Ex29: 带有风切变的大气像差 35
_*O7l Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
P@qM J}<j Ex31: 热晕效应 36
0CPxIF& Ex31a: 无热晕效应传输 37
\Dn&"YG7 Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
CQ@LmTW[ Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
2>F \& Ex32: 相位共轭镜 37
L +L 9Y} Ex33: 稳定腔 38
% tT"`%(+ Ex33a: 半共焦腔 38
TQ ;
Z.)L Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
sW
}<zGYd Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
3(1 ]FKZtt Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
Z}|TW~J= Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
8]S,u:E:N Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
iJFr4o/R Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
4HM;K_G%{ Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
M2 }np Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
j7K5SS_] Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
:.Y|I[\E% Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
kW#S]fsfU Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
3)}( M Ex33l: 谐振腔耦合 43
&=YSM. G Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
1o8wy_eSs Ex34: 单向稳定腔 45
:* ^ :T_U Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
>^dyQyK Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
J0=7'@(p Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
q(,cYu Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
djW cbC=g_ Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
1j11|~ Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
3filAGR? Ex36: 有限差分传播函数 57
JjQ8|En Ex36a: FDP与软孔径 58
1n_; kaY Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
u^Vh .g] Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
1!vPc93 $$ Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
;(7-WnU8N Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
^EF'TO$ Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
W Zq,()h Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
D}-o+6TI? Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
xq2V 0Jp1u Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
+=7:4LFOL Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
Y,C=@t@_ Ex38: 剪切干涉仪
'_V
#;DI 62
;J] 25j] ] Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
%Uy%kN_& Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
{(4# )K2g% Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
JBz}|M D Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
e&0K ;yU Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
Z^+rQ.%n"& Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
OOok hZd` Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
)>\4ULR83 Ex46: 光束整形滤波器 68
[]zua14F6 Ex47: 增益片的建模 68
yG\UW& P Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
WfZF~$li` Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
9t?L\ Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
obO}NF*g^ Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
T?n -x?e Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
e # 5BPI Ex48: 倍频 70
GX
}q9 Ex49: 单模的倍频 71
gyev 5txn Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
S/.^7R7{f Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
=LI:S|[4 Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
?DPHo)w Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
4 /'N|c. Ex52: 锥像差 72
/_)l|<k+V Ex53: 厄米高斯函数 74
pISp*& Ex53a: 厄米高斯多项式 75
9cG<hX9 `F Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
^
q?1U?4 Ex54: 拉盖尔函数 75
Lg4YED9# Ex55: 远场中的散斑效应 75
oZN'H T Ex56: F-P腔与相干光注入 75
l1A5Y5x9= Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
"UG
K8x Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
>zs5s Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
)6-9)pH@) Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
^2 S# Uk Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
KxIyc7. Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
vN65T$g7 Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
GS;%zdH~ Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
A_R!uRD8- Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
zX Zir7NfM Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
iidT~l Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
;h Hi@Z 9 Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
P|xG\3@Z Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
XN;&qR^j Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
^:KO_{3E Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
I[d]!YI}F Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
Q M'X@ Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
X(Qu{HhI Ex60a: 对散焦的简单优化 80
eKG2*CV Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
pK}=*y~$ Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
D#Kuo$ Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
O=}g 4c Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
jVWK0Zba Ex61: 对加速模型评估的优化 82
_mJG5(| Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
T%IK/"N|+ Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
94/BG0 Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
taWqS q! Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
!<<AzLVL Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
#_JYh? Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
r. yK, Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
@Jn!0Y1 _3 Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
@S^ASDuQU7 Ex67a: 六边形透镜阵列 88
nh.32q] Ex67b: 矩形透镜阵列 88
MYdO jc N Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
!*{q^IO9v& Ex67d: 矩形柱透镜 88
.0p^W9 Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
s wcd&~9r Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
(x pn`NA Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
J G$Z.s Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
-i jC_ `> Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
W 7sn+g \ Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
KP]"P*?
? Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
uLR<FpM Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
B?bW1 Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
L |j%S Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
Cu;5RSr2Z Ex69c: 速率方程与单步骤 92
%aRT>_6" Ex69d:
半导体增益 92
=r2]uW9 Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
= =N{1gO] Ex69f: 速率方程的数值举例 93
g}LAks Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
M@et6aud;K Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
#5} wuj%5 Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
L gk Ex69j: 稳态速率方程的解 93
T{v>-xBRy Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
Xf[kI Ex70: Udata命令的显示 93
k[j90C5 Ex71: 纹影系统 94
>l']H*&B< Ex72: 测试ABCD等价系统 94
}; L ^w : Ex73: 动态存储测试 95
I: cg}JZ>| Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
o 5U(i Ex75: 锥面镜 95
zP\7S}p7% Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
w;6bD'.>; Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
c2nKPEX&5 Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
3?I;ovsM Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
co8" sz0(U Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
,f 3 pqi9| 。。。。后续还有目录
>Gml4vGK 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
I#F!N6; 8.A R.o 
