前言
`)M&^Z=D -uB*E1|Q 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。
T/q*k)IoR C+0BV~7J<< 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。
#^w8Y' {? 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。
JiGS[tR UC!"1)~mt` 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。
g8]$BhRIfr rR(\fX!dg 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。
{mA#'75a# 不当之处，敬请指正！
"S psSQ sX(rJLbD `LJ.NY pP 目录
oMKG M@V 前言 2
(!T\[ 6 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
z[0t%]7l 2、带有反射壁的空心波导 7
;RW5XnVx 3、二元光学元件建模 14
nu6v @<<F> 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
7qg . :h 5、大气像差与自适应光学 26
V""3#Tw 6、热晕效应 29
^;;gPhhWV 7、部分相干光模拟 34
Su k;##I 8、谐振腔的
优化设计 43
TWU1@5?Ct 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
8e_9u@p+w 10、非稳环形腔模拟 53
} 5y ]kn 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
LH q*E` 12、体全息模拟 63
#wF6Wx iG 13、利用全息图实现加密和解密 68
3MoVIf1 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
_+qtH< F/ 15、拉曼放大器 80
mnM$#%q;% 16、瞬态拉曼效应 90
u7
{R; QKw 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
m!:sDQn{3 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
\5F
{MBx ! 19、光学参量振荡器 109
/z4n?&tM 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
.7n`]S/ 21、ZIG-ZAG放大器 122
{ ?]& P 22、多程放大器 133
_%<q ZT 23、调Q激光器 153
-7m 7.>/M 24、
光纤耦合系统仿真 161
G V% @A 25、相干增益模型 169
,h'omU7 26、谐振腔往返传输内的采样 181
8LlWXeD9 27、光纤激光器 191
D__*?frWpW n)rSg zI GLAD案例索引手册
-nk0Q_7N :JzJ(q/ 目录
@;{iCVW 3@mW/l>X 目 录 i
4z,n:>oH 
nY_+V{F GLAD案例索引手册实物照片
\_|r>vQ GLAD软件简介 1
[K `d?& Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
}E\u2] Ex1a: 基本输入 2
01o,9_|FL Ex1b: RTF命令文件 3
a`zw 5 Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
<*DP G\6Ma Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
6g'+1%O Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
G": u::h R Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
<O]B'Wc [ Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
Dqm;twd> Ex3: 单位选择 7
X&.LX Ex4: 变量、表达式和数值面 7
41\V;yib Ex5: 简单透镜与平面镜 7
N "2P]Z r Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
,%,.c^- Ex7: mirror/global命令 8
7)y
+Q U] Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
\_ 3#%%z Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
T RQH{O\O Ex8b: 离轴单抛物面 12
x%, !px3s Ex8c: 椭圆反射镜 12
1'9YY")# Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
*x&y24 Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
Nrk/_0^ Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
<84d
Vg Ex10: 宏、变量和udata命令 17
s%t =*+L\ Ex11: 共焦非稳腔 17
|1Pi`^ Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
`Qo}4nuRs Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
Z+ C&?K Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
oOHr~< Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
f}+8m .g2 Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
|BA<> WE Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
p`3$NCJN Ex13: 相位像差 20
XnV$}T:?X Ex13a: 各种像差的显示 21
#[NNb?`F Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
hOIk6}r4X Ex14: 光束拟合 23
+U,> D + Ex15: 拦光 24
Qb&gKQtt@ Ex16: 光阑与拦光 24
3(>NS ?lX Ex17: 拉曼增益器 25
JbEQ35r Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
Bhw|!Y&% Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
5`[B:<E4 Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
Zc xj.F(, Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
2^=.jML[ Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
D^\2a;[AxA Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
/S&8%fb Ex24: 大气像差与自适应光学 31
"\1Q J Ex24a: 大气像差 32
nN!R!tJPa Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
j-wz7B Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
Af7&; 8pM Ex25: 地对空激光通讯系统 32
'.d]n(/lZd Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
P(Ve'
wOaf Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
UvM _~qo Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
[49Ae 2W` Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
hDHIi\% 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
P0XVR_TJf Ex28: 相位阵列 35
L\(" Ex28a: 相位阵列 35
;B@ -RfP Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
|!H@{o Ex29: 带有风切变的大气像差 35
X"3 Za[9j Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
N3rQ]HZiP Ex31: 热晕效应 36
SjB#"A5 Ex31a: 无热晕效应传输 37
eFdN"8EW Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
"=\@
a= Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
7H5t!yk|9 Ex32: 相位共轭镜 37
F 5Fz T^ Ex33: 稳定腔 38
(k&r^V/= Ex33a: 半共焦腔 38
4m3pF0k Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
52d8EGC Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
mY !LGN Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
O\KSPy7YQ Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
*;y n_zg Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
hz~jyH.h_ Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
LX_{39?<{ Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
bjYaJ tn Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
2%(RB 4+ Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
=Frbhh57 Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
H{nYZOf/ Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
CxRh MhvP Ex33l: 谐振腔耦合 43
J{bNx8.& Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
d65 t"U Ex34: 单向稳定腔 45
|=W=H6h* Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
f:|O);n M Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
(' VHL! Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
!wZ 9P Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
Jh )K0>R Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
@M E
. Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
h1 ( MvEt Ex36: 有限差分传播函数 57
OlF5~VAbfb Ex36a: FDP与软孔径 58
C ^ hCT Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
<UMT:`h1MZ Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
v5N2$Sqp* Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
.&Ok53]b Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
-L%2*`-L$ Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
DTR/.Nr'K Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
u t4+c0 Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
'fkaeFzOl Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
}^R_8{>k Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
2?bE2^6 Ex38: 剪切干涉仪
J%n{R60b 62
I{0bs Tp; Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
ST[+k Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
J \ V.J/ Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
9M$N>[og Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
t[- 0/-4 Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
,@'M'S Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
p>@S61
&
[ Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
Y!tjaL 9D Ex46: 光束整形滤波器 68
OK^0 ,0kS3 Ex47: 增益片的建模 68
GXE6=BO Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
qm& Z_6P w Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
f YuM`O Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
:9V d=M6, Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
Y[yw8 a Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
BLvI[b|3gn Ex48: 倍频 70
X;?Z_3I:5 Ex49: 单模的倍频 71
j{;RuNt Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
o-D,K dY Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
^QKL}xiV: Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
<.h\% & 'U Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
-MqWcB9& Ex52: 锥像差 72
-Jtx9P Ex53: 厄米高斯函数 74
oYG] .PC Ex53a: 厄米高斯多项式 75
u8wZ2 j4S Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
`=0J: Ex54: 拉盖尔函数 75
"k${5wk#Fl Ex55: 远场中的散斑效应 75
BI\+ NGrB Ex56: F-P腔与相干光注入 75
^ 3-Wxn9& Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
PZdYkbj 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
|;-,(509 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
Uq,M\V \ Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
h CLXL Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
`37GV o4 Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
[wM<J$=2 Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
>Ufjmm${ Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
#f'(8 JjY Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
yt&eY6Xp Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
V+dfV`*k Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
`F Imi9%F Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
I>27U<PX Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
r]{fjw(~ Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
#&1Y!kbdd Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
Te8BFcJG Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
,qRSB>5c Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
O8+[ )+6^ Ex60a: 对散焦的简单优化 80
bw7!MAXd Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
bmAgB}Ior Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
[hg|bpEG Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
~PNO|]8j Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
X*~NE\ Ex61: 对加速模型评估的优化 82
:*M\z3`k Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
]k mOX Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
v`hv5w Q Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
n;"4`6L~ Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
L!L/QG|wdf Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
UZdE ^Q[ Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
0<L@f=i Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
rI}E2J Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
j8os6I Ex67a: 六边形透镜阵列 88
er5} =cFZ Ex67b: 矩形透镜阵列 88
r1FE$ R~C= Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
;f-|rC_" Ex67d: 矩形柱透镜 88
JXeqVKF Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
@ 2_s;!K Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
AEwb' Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
h6x+.}} Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
e>t9\vN#bx Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
04;y%~,}U/ Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
$EJ*x$ Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
F!>K8 q Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
.bl0w"c^qq Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
l @*/1O)v Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
s/[i>`g/9 Ex69c: 速率方程与单步骤 92
3i(k6)H$4 Ex69d:
半导体增益 92
K23_1-mbe Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
*vhm Ex69f: 速率方程的数值举例 93
n @L!{zY Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
+>qBK}` Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
z K8#gif@ Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
UK K}$B Ex69j: 稳态速率方程的解 93
6sy%KO*A Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
_ga!TQ: Ex70: Udata命令的显示 93
GIVs)~/Eq Ex71: 纹影系统 94
,P" R.A Ex72: 测试ABCD等价系统 94
r-YQsu& Ex73: 动态存储测试 95
*gz {:}NX Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
W,{`)NWg Ex75: 锥面镜 95
H5RHA^p| Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
,.`^Wx6F Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
=w A< F Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
g&0 GO:F` Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
8) PO EY4 Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
N~>?w#?J 。。。。后续还有目录
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IPx fjBC+J eBAB7r/7
