前言
O `0A#h&No 2 4_/J Dz 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。
dy0xz5N- pXxpE v 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。
@z.HyQ_v 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。
Ba|76OBRJ ]M9r<x* 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。
EtvYIfemr Z o5.Yse 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。
&uTK@ G+ 不当之处，敬请指正！
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\r1<D jJY!;f 2Yd;#i) 目录
IY9##&c3> 前言 2
w w{07g 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
(V+iJ_1g{ 2、带有反射壁的空心波导 7
v 4x1=E 3、二元光学元件建模 14
SE!0f& 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
baM@HpMhM 5、大气像差与自适应光学 26
tJY3k$YX 6、热晕效应 29
3LD`Ep
7、部分相干光模拟 34
7
S2QTRvH 8、谐振腔的
优化设计 43
Jq?"?d|: 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
!+I!J
s" 10、非稳环形腔模拟 53
::rKW *? 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
!@-g9z 12、体全息模拟 63
ZzuWN& 13、利用全息图实现加密和解密 68
rw ou[QU 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
% g*AGu` 15、拉曼放大器 80
r$Ck:Q} 16、瞬态拉曼效应 90
b6UD!tXp 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
5S ?+03h~ 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
4ky@rcD 1 19、光学参量振荡器 109
dg]: JU 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
RBzBR)@5 21、ZIG-ZAG放大器 122
)`.' QW 22、多程放大器 133
S+(-k0 23、调Q激光器 153
7$* O+bkn: 24、
光纤耦合系统仿真 161
!G3d5d2)C 25、相干增益模型 169
/"<o""<] 26、谐振腔往返传输内的采样 181
xT$9M" 27、光纤激光器 191
?5g0#wqI WwM/M!98J GLAD案例索引手册
]1
OZY@ r/vRaOg>X 目录
$R[ggH& tZ ]/?+1G 目 录 i
("L&iu\`@ 
,2YkQ/ > GLAD案例索引手册实物照片
sh %s nLw GLAD软件简介 1
qj5V<c;h%W Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
IaLCWvHX Ex1a: 基本输入 2
L(2KC>GvA Ex1b: RTF命令文件 3
oopACE> Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
24
i00s|# Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
>)3[CU, Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
hs"=>(P) Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
-C|1O%. Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
]D;X"2I2'b Ex3: 单位选择 7
=i/7&gC Ex4: 变量、表达式和数值面 7
WU
-_Y ^ Ex5: 简单透镜与平面镜 7
M6P`~e mX2 Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
v} $KlT Ex7: mirror/global命令 8
f|f9[h' Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
*3A[C-1~. Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
lklMdsIdj Ex8b: 离轴单抛物面 12
,5_Hen=PI Ex8c: 椭圆反射镜 12
O!D0 hW4 Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
o7*z@R " Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
DhwFD8tT Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
B9RB/vHH Ex10: 宏、变量和udata命令 17
*c+Kqz- Ex11: 共焦非稳腔 17
yqm^4)Dp Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
2 ,Og(_0> Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
Xk_xTzJ Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
~EVD NnHEr Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
f"j"ZM{~U Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
y%21`y&Os Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
xi.L?"^/! Ex13: 相位像差 20
.'q0*Pe Ex13a: 各种像差的显示 21
]iyJ>fC Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
Q}N.DM@d3 Ex14: 光束拟合 23
>+w(%;i; Ex15: 拦光 24
; /3
< Ex16: 光阑与拦光 24
WvN!8*XFM Ex17: 拉曼增益器 25
S'NZb!1+ Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
K>2mm!{ Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
v:MJF*/ Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
$Q[a^V~: Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
ztNm,1pnQ Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
$W 46!U3 Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
Y7yh0r_ Ex24: 大气像差与自适应光学 31
R)AFaP | Ex24a: 大气像差 32
] E1aIt Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
<Q06<{]R8 Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
w
a!g / \ Ex25: 地对空激光通讯系统 32
;hz"`{(JY Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
R$<LEwjSw Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
I @ l' Fx Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
bY4~\cP. Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
+1Ha,O 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
;IC :]Zu Ex28: 相位阵列 35
xr uQ=Q Ex28a: 相位阵列 35
mX)UoiXue Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
Q7X6OFl? Ex29: 带有风切变的大气像差 35
M+X>!Os Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
\dAh^B K1( Ex31: 热晕效应 36
jlV~-}QKb7 Ex31a: 无热晕效应传输 37
{%$eq{~m Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
w`(EW>i Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
b]v.jgD Ex32: 相位共轭镜 37
}|rnyYA Ex33: 稳定腔 38
o *2TH2 Ex33a: 半共焦腔 38
}JXAG/<
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
Vd 2bG4 *= Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
~yH<,e Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
[:x^ ffs Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
sT" U} Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
'k=GS b Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
>y C1X|d~t Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
zkXG%I4h Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
x |
= Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
pei-R Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
}(h_ztw Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
TSHsEcfO Ex33l: 谐振腔耦合 43
$=7[.z& Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
T 6[];|%W Ex34: 单向稳定腔 45
eHCLENLmB Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
M),i4a?2 Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
CA7 ZoMB# Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
@EZ@X/8{& Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
^EGe%Fq*x] Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
UD|Qa Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
0FrmZ$ Ex36: 有限差分传播函数 57
_&TA|Da Ex36a: FDP与软孔径 58
o}&TFh T Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
NIcPjo Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
{_0m0
8 Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
^nu~q+:+# Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
i1]*5;q Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
jm1f,=R Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
(0jT#&# Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
"oZ-W?IK E Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
vtyk\e) Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
`y5?lS* Ex38: 剪切干涉仪
}W{rDc kv 62
ezRhSN? Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
~|e?@3_G Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
V!#+Ti/w4 Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
%N#8D<ULd Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
J0 BA@jH5 Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
m6J7)Wp Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
6/` $Y!.ub Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
6 /^$SWd2 Ex46: 光束整形滤波器 68
zr ~hGhfq Ex47: 增益片的建模 68
%~`8F\Hiu Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
Mg? ^ 5`* Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
\M~M Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
H !Gsu$C Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
4 .|-?qG Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
zPWX%1Qr Ex48: 倍频 70
OfC0lb:c Ex49: 单模的倍频 71
hGm JG,H Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
u_[^gS7 Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
FB {4& ; Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
T
9Jv Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
a+ !#cQl Ex52: 锥像差 72
[)V&$~xW Ex53: 厄米高斯函数 74
o7"2"(
=> Ex53a: 厄米高斯多项式 75
x<#Z3Kla Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
WZq0$:I;R Ex54: 拉盖尔函数 75
t_HS0rxG Ex55: 远场中的散斑效应 75
UEL ni,$ Ex56: F-P腔与相干光注入 75
OQ&?^S`8', Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
@!z9.o; 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
H\7#$ H B 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
aa:Oh^AJy Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
^R.kThG Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
#g,JNJ} Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
F(*~[*Ff Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
e573UB Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
iXN"M` nhm Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
S E= 3`rVJ Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
6'6 "Ogu%' Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
\ FW{&X9a Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
$
2'AY Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
k,o|"9H Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
xBH`=e < Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
\DsP '-t Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
u4QPO:,a4 Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
4naL2 Y! Ex60a: 对散焦的简单优化 80
,c#IxB/0 Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
$Lpt2:.(( Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
k $`~,LJ p Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
L'k ) Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
(=:9pbP Ex61: 对加速模型评估的优化 82
=Q985)Y& Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
4%wP}Zj# Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
~nk{\ rWO Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
bQG2tDvu[ Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
t ,#9i#q# Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
\sB
a Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
]jN v}{ Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
,-7w\%* Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
eqz#KN`n# Ex67a: 六边形透镜阵列 88
_[|~(lDJl Ex67b: 矩形透镜阵列 88
:wiQ^ea Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
u,i~,M Ex67d: 矩形柱透镜 88
JSXudz5 c Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
Q]WjW'Ry \ Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
^CZ!rOSv Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
IQ_2(8K v Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
Hts.G~~8 Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
S]3K5Z| Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
v%O KOrJ Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
Zt: .+.dV Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
ql, k 5.l Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
,!U._ic'B Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
gMe)\5 `\Y Ex69c: 速率方程与单步骤 92
5o;M Ex69d:
半导体增益 92
o*OYZ/_L Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
1eue.iuQ Ex69f: 速率方程的数值举例 93
^2-2Jz@ Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
^|yw)N ]Q/ Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
O>]I!n`!!A Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
LQ T^1|nq Ex69j: 稳态速率方程的解 93
p o@=$HK Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
4/Ub%t - Ex70: Udata命令的显示 93
=0,:w(Sb! Ex71: 纹影系统 94
qN h:;` Ex72: 测试ABCD等价系统 94
??& Q"6Oe Ex73: 动态存储测试 95
(V2~txMh Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
dg[ &5D1Q Ex75: 锥面镜 95
c#'t][Ii Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
ismx evD Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
9
cU]@j}2 Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
vmW > $P Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
o^P/ -&T Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
l{ tpFu9v 。。。。后续还有目录
1<y(8 C6 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
z~b5K\/1B &''lOS|
