前言
Z{IU y W zW-pV] 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。
` D(
x v 39U5jj7i 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。
Oh.ZPG= 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。
){s*n=KIO M
x5`yT7 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。
;P &y,:<m: _,Fny_u=; 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。
=6FUNvP#8 不当之处，敬请指正！
I|oT0y & ,7Y-k'7Kop Ph&urxH@ 目录
IJOvnZ("A 前言 2
n; HHogA 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
y #f
QPR 2、带有反射壁的空心波导 7
=M 6[URZ 3、二元光学元件建模 14
Z!d7&T} 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
D8{D [f J; 5、大气像差与自适应光学 26
U8#xgz@ 6、热晕效应 29
5 /",<1 7、部分相干光模拟 34
e[u?_h 8、谐振腔的
优化设计 43
-!RtH |P 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
J; t 7&Zpe 10、非稳环形腔模拟 53
ivO/;)=t 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
VO3pm6r5 12、体全息模拟 63
d|9b~_::V 13、利用全息图实现加密和解密 68
9 A,Z|q/z5 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
{n3EGSP# 15、拉曼放大器 80
&hHW3Q(1 16、瞬态拉曼效应 90
A*h{L sx; 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
R9We/FhOY 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
# m R4fst 19、光学参量振荡器 109
:pX`?Ew`g 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
%A1@&xrbl 21、ZIG-ZAG放大器 122
Mk 0+D# 22、多程放大器 133
\mM<\-'p 23、调Q激光器 153
g]@ (E 24、
光纤耦合系统仿真 161
<^.=>Q0 S\ 25、相干增益模型 169
Eh</? Qv\ 26、谐振腔往返传输内的采样 181
2A`A\19t 27、光纤激光器 191
n>3U_y t6b -W {DxN1 GLAD案例索引手册
"|Fy+'5} Mi T}L 目录
nL@KX> GY3 Wj 目 录 i
] G.%Ty 
'k;4 j|< GLAD案例索引手册实物照片
WFR?fDtE GLAD软件简介 1
XLk<*0t p Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
]=rht9)," Ex1a: 基本输入 2
'AGto'Yy; Ex1b: RTF命令文件 3
1 Q;}z Hd Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
4EI7W,y Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
)C(>H93 Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
Us Ga Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
@}_WE,r Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
T#%/s?_>. Ex3: 单位选择 7
M}:=zcZ l Ex4: 变量、表达式和数值面 7
C $Lu]pIL* Ex5: 简单透镜与平面镜 7
Tm^89I]L Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
X)SDG#&+bF Ex7: mirror/global命令 8
!IU.a90V Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
68 2Z}"I 0 Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
Wc3kO'J Ex8b: 离轴单抛物面 12
*D4hq= Ex8c: 椭圆反射镜 12
&wd;EGGT!q Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
j.~!dh$mg Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
AWjJ{#W>9 Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
jdKO b Ex10: 宏、变量和udata命令 17
/[:d p< Ex11: 共焦非稳腔 17
{^CT} \=> Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
^
&E}r{? Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
Y3kA?p0 Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
< 9ig?{' Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
YzosZ! L!< Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
)}Q(Tl\$ Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
?oZR.D|SZ Ex13: 相位像差 20
7e7 M@8+4 Ex13a: 各种像差的显示 21
Z U Kf`m[ Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
U<XSj#&8| Ex14: 光束拟合 23
hPq%L c Ex15: 拦光 24
@3fn)YQ' Ex16: 光阑与拦光 24
,h|q i[7 Ex17: 拉曼增益器 25
64Lx -avf Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
gh`m*@ Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
j R=s#X z Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
,1' 4o3 Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
6c qP 2!~ Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
GdB.4s^ Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
um z ;F Ex24: 大气像差与自适应光学 31
Q
4CjA3 Ex24a: 大气像差 32
+% /s*EC'w Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
\
w3]5gJZ Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
R1&unm0 Ex25: 地对空激光通讯系统 32
u66XN^ Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
k6`6Mjbc Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
TJE\A)|>g Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
[c_|ob] Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
zf3v5Hk 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
5cx#SD&5/ Ex28: 相位阵列 35
V"cKJ;s Ex28a: 相位阵列 35
IwGqf.!.> Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
A^K bsc Ex29: 带有风切变的大气像差 35
O1') nYF7 Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
TW !&p"Us+ Ex31: 热晕效应 36
"#mBcQ;QLV Ex31a: 无热晕效应传输 37
B|o2K}%f Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
iy""(c Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
w[P 4&?2: Ex32: 相位共轭镜 37
5SCK P<rb Ex33: 稳定腔 38
P`r55@af4 Ex33a: 半共焦腔 38
M$f7sx Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
`y#UJYXQE Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
d1[ZHio2c? Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
HF|oBX$_ Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
fnx-s{c? Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
o 1nURJ! Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
O-)-YVU Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
\.M*lqI Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
RK w$- 7O Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
n~VD uKn9 Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
1+?N#Fh Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
~
T>U Ex33l: 谐振腔耦合 43
0'nikLaKy Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
#c^^=Z Ex34: 单向稳定腔 45
Z`YJBcXR Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
!! Z?[rj Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
Q1@A2+ c Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
o M Zq+> Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
6'xsG?{JY Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
\W,I?Kx$ Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
uw lr9nB Ex36: 有限差分传播函数 57
}-~l!
Ex36a: FDP与软孔径 58
dH( ('u[ Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
>:lnt /N3 Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
-*.-9B~ u Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
4@xE8`+b G Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
H#ClIh?'b Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
kQ ]$ %Lk[ Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
n_' {^6*O Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
JU&+c6> Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
tDUwy^j Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
J4 Dry< Ex38: 剪切干涉仪
rj!0GI 62
o6 $4/I Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
4`,j = 3 Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
6Cp]NbNrq Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
G8Du~ h!!U Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
$8BPlqBIZ Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
Sfdu`MQR Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
Z(Jt~a3o Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
({o'd=nO Ex46: 光束整形滤波器 68
NFv> B> Ex47: 增益片的建模 68
%iw3oh&Fkm Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
j)q\9#sI/( Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
A`R{ m 0A Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
RD.V'`n" Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
h yv2SxP* Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
^b
%0 B Ex48: 倍频 70
xMBaVlEN Ex49: 单模的倍频 71
P~ &$l2 Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
M8u<qj&<O Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
Tyck/ EO Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
GA Am0; Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
Nv"EV;$ Ex52: 锥像差 72
G%Lt.?m[ Ex53: 厄米高斯函数 74
B-r0"MX & Ex53a: 厄米高斯多项式 75
ccL~#c0P7 Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
h\'n**f_x Ex54: 拉盖尔函数 75
SCTA=l. Ex55: 远场中的散斑效应 75
#BS T lz Ex56: F-P腔与相干光注入 75
L31|\x] Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
^4o;$u4R 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
dh $bfAb Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
> +[&3u Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
FJd]D[ h Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
Km^&<3ch# Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
,`aq +K Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
^ur DoB: Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
<wAFy>7 Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
Hik3wPnp Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
QeK*j/ Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
)Dz+X9;g+ Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
h*<P$t Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
Exk\8,EGqS Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
Cn[0(s6 Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
6VhjJJ Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
nak Yn Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
tzh1s
i Ex60a: 对散焦的简单优化 80
>i6yl5s Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
/Js7`r=Rx Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
~ _ !F01s Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
gatB QwJb9 Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
4f;HQ-Iv Ex61: 对加速模型评估的优化 82
i _%Q`i Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
',S'.U Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
rX1QMR7? Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
YSe.t_ K2C Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
;"m ,:5% Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
t o$h2#i_ Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
@i*|s~15 Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
Y(d$ Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
pt}X>ph{ Ex67a: 六边形透镜阵列 88
f1(+
bE% Ex67b: 矩形透镜阵列 88
J:\|Nc? Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
Qg<(u?7N Ex67d: 矩形柱透镜 88
3F <VH Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
jXMyPNT K Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
BG u?<bET Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
*~x/=.} Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
# m *J& Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
= i7`ek Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
Kp ,M"Y Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
_Wa. JUbv Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
qC?:*CXH Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
Mwr"~?\\ Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
>:|q&|x- Ex69c: 速率方程与单步骤 92
=>! Y{:
y( Ex69d:
半导体增益 92
RSfzRnhmr Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
I=NZo kfS Ex69f: 速率方程的数值举例 93
[ E
] E Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
|UxG $M( Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
G-.^O,% Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
_}En/V_ Ex69j: 稳态速率方程的解 93
L~NbdaO Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
$"H{4 x`- Ex70: Udata命令的显示 93
4zo5}L `Y Ex71: 纹影系统 94
Z KckAz\# Ex72: 测试ABCD等价系统 94
Aj4T"^fv Ex73: 动态存储测试 95
K]9"_UnN Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
|Xk4&sDrK Ex75: 锥面镜 95
}-6)gWe Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
w L:flH@ Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
LmnymcH Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
>M/V oV Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
f|tjsZxQ Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
mA=i)Ga 。。。。后续还有目录
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