前言
:8l#jU `y G[s/M\l 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。
L] 3gHq ]6;oS-4gu? 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。
'$Fu3%ft GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。
& n9 srs ^k4 n GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种
透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟。
/A>1TPb09" MUR Hv3 为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能，熟悉GLAD的使用，本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读，希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。
}0 80=E 不当之处，敬请指正！
B5MEE v\Edf;( b_GAK 目录
\5R>+[ n! 前言 2
TM0DR'. 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
e|M w9DIW 2、带有反射壁的空心波导 7
~RIa),GVX 3、二元光学元件建模 14
-14~f)%NQ* 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
k*o>ZpjNH 5、大气像差与自适应光学 26
%lqrq<Xn 6、热晕效应 29
Ct pc]lJ} 7、部分相干光模拟 34
lCK|PY* 8、谐振腔的
优化设计 43
M =6 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
1j\ wvPLr 10、非稳环形腔模拟 53
_NB8 >v
11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
oxJ#NG D 12、体全息模拟 63
c*Q6k<SKR 13、利用全息图实现加密和解密 68
&8@
a" 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
C.Re*;EI, 15、拉曼放大器 80
N3o
kN8d 16、瞬态拉曼效应 90
zZI7p[A[3 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
7oFA5T _ 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
~)%D iGW& 19、光学参量振荡器 109
;%Rp=& J 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
<hzu Pi@ 21、ZIG-ZAG放大器 122
.R{+Pz D 22、多程放大器 133
D[b Pm:\0M 23、调Q激光器 153
uoe>T: 24、
光纤耦合系统仿真 161
B6" pw0
25、相干增益模型 169
"MU) 8$d 26、谐振腔往返传输内的采样 181
I oFtfb[ 27、光纤激光器 191
i=j4Wg ,{J <G #z;]N GLAD案例索引手册
73tWeZ8rvx }I
^e:,{ 目录
- K U@0G 4!0n M|~ 目 录 i
tqT-9sEXX. 
["XS|"D M GLAD案例索引手册实物照片
Eumdv#Qg GLAD软件简介 1
GN
?1dwI Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
8`;3`lZ Ex1a: 基本输入 2
+d/^0^(D\5 Ex1b: RTF命令文件 3
iBPx97a Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
k
ks
?S', Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
Y~uqKb;A Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
jG~UyzWH; Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
a#i%7mfn Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
ts~$'^K[- Ex3: 单位选择 7
Q5pm^X._j Ex4: 变量、表达式和数值面 7
\ |q.M0 Ex5: 简单透镜与平面镜 7
0fU^ Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
8WRxM%gsH Ex7: mirror/global命令 8
Ehf3L |9 Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
N6* v!M+ Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
+Y|HO[ Ex8b: 离轴单抛物面 12
o;M-M(EZQ6 Ex8c: 椭圆反射镜 12
G?QU|<mj< Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
/e4#D H Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
32ae? d Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
'ktWKW$
D Ex10: 宏、变量和udata命令 17
I0]"o#Lj T Ex11: 共焦非稳腔 17
DC8,ns]!y Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
ht@s!5\LK Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
w-(^w9_e Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
O.~@V(7ah Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
qvhol Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
=| M[JPr Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
8/* 6&#- Ex13: 相位像差 20
5Pu
F] 5 Ex13a: 各种像差的显示 21
2gb MUdpp Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
JdW:%,sv Ex14: 光束拟合 23
F W zf8*^ Ex15: 拦光 24
l\Or.I7n
Ex16: 光阑与拦光 24
Z,bv D'u Ex17: 拉曼增益器 25
%xWscA%^u Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
%Jc>joU Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
=\l7k< Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
sm t6).o Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
,-[dr|. Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
2eh j2T Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
,0R2k `m! Ex24: 大气像差与自适应光学 31
(" +/ : Ex24a: 大气像差 32
zOnQ656 Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
!^*I?9P Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
@43o4 , Ex25: 地对空激光通讯系统 32
Bz#K_S Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
,Cckp! 6 Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
bs_"Nn? Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
y~N,=5>j Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
]
x_WO_ 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
I=3e@aTZ, Ex28: 相位阵列 35
! B _?_ a Ex28a: 相位阵列 35
f C4 D# Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
` y!6(xI Ex29: 带有风切变的大气像差 35
GL_a`.=@ Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
(gl/ NH! Ex31: 热晕效应 36
VIxt;yE Ex31a: 无热晕效应传输 37
y`EcB f Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
vQ}'4i8( Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
B R-(@ Ex32: 相位共轭镜 37
|,ZmRW^2K Ex33: 稳定腔 38
=*YK6 Ex33a: 半共焦腔 38
$I7/FZP Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
M7(vI4V Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
J0U9zI4 Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
b:}`O!UBw Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
C ||A[JOS Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
d&p]O Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
<4W"ne28 Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
~OXC 6z Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
wO y1i/oj Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
2dr [0tE Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
QJ
ueU%| Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
!t["pr\
? Ex33l: 谐振腔耦合 43
OT9\K_ Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
J(\"\ Z Ex34: 单向稳定腔 45
}V3 p < Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
O\ T Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
q)ygSOtj Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
PomX@N}1 Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
:ji_dQ8k Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
g no V>ON0 Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
pQxaT$ Ex36: 有限差分传播函数 57
HB4Hz0Fa Ex36a: FDP与软孔径 58
B(mxW8y Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
G^F4 c{3c~ Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
0C}7=_? Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
Hm+-gI3* Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
x, js}Mlw Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
1WPDMLuN Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
?r QMOJR Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
^)b*"o Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
.BXZ\r` Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
\ K)"@gdW Ex38: 剪切干涉仪
<GShm~XD2 62
P sD+? Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
/ '=C<HSO Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
J!
>HT'M Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
^\cB&<h Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
JBa=R^k Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
M"K$81 Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
LS ?hb)7 Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
"JSg/optc Ex46: 光束整形滤波器 68
}Xs=x 6Mj Ex47: 增益片的建模 68
kF~}h tv.= Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
T IPb ] Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
:>'^l?b'WX Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
#GK&{)$ Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
mqk~Pno|< Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
v|jBRK U99 Ex48: 倍频 70
:X F;v Ex49: 单模的倍频 71
I?"cEp Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
]}F_nc2L Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
KS'? DO Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
T"t3e=xA Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
6@!<' l%z Ex52: 锥像差 72
_U$d.B'*)z Ex53: 厄米高斯函数 74
au5 74tj Ex53a: 厄米高斯多项式 75
d>N Elug Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
Y-n* K' Ex54: 拉盖尔函数 75
# :z.Br` Ex55: 远场中的散斑效应 75
E/LR(d_ Ex56: F-P腔与相干光注入 75
Gw 3|"14 Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
?D\6CsNp(2 Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
v%V$@MF 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
,g{` M]Ov Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
S8<O$^L^ Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
zp"sM
z] Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
Fg Qd7p Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
(ui"vLk8PP Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
of8/~VO Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
s9qr;}U.` Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
rayC1# f Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
<<v,9*h Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
G(|ki9^@"9 Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
>m T2g Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
GKtG#jZ& Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
Gs.id^Sf Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
>&e|ins^N
Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
J^ryUO o}b Ex60a: 对散焦的简单优化 80
A%oHx|PD Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
P$ Xi g Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
e! ar:>T Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
r3/ H_Z Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
Tw`^ Ex61: 对加速模型评估的优化 82
a~7 `;Ar Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
LnxJFc:1K Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
0~R0) Q, Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
:^1 Xfc" Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
Dx /?0F7V Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
_%; $y5]v Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
L=VJl[DL Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
;->(hFJt Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
7
\!t/< Ex67a: 六边形透镜阵列 88
W<xu*U(A Ex67b: 矩形透镜阵列 88
#)hM] =,e Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
\$V~kgQ0 Ex67d: 矩形柱透镜 88
,S2D/Y^> Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
8{@|M l Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
/'u-Fr(Q+ Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
HzF Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
BE:HO^-.1 Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
dMQtW3stY Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
5K; jW Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
6^s=25>p Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
xYRN~nr Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
votv rZ= Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
G 2+A`\] Ex69c: 速率方程与单步骤 92
\d2Ku10v[ Ex69d:
半导体增益 92
),mKEpf Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
S
j)&! Ex69f: 速率方程的数值举例 93
fl!8 \4 Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
H@qA X Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
s6lo11 Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
CQW#o_\ Ex69j: 稳态速率方程的解 93
^9%G7J:vGO Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
vtK Qv Q Ex70: Udata命令的显示 93
/G9wW+1 Ex71: 纹影系统 94
S2 kFdx*Zf Ex72: 测试ABCD等价系统 94
p2GkI/6)uu Ex73: 动态存储测试 95
y-)|u:~h Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
"H" 4(3 Ex75: 锥面镜 95
%]h5\%@w Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
f6j;Y<}' g Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
)AEJ` xC Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
h<f_Eo z-a Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
Waj6.P CFm Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
%# ?)+8"l 。。。。后续还有目录
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