前言
S$SCW<LuN K^o$uUBe 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。
Mo@{ 1K/9 gH7 +#/ 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。
DSH vBFQ 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。
/
xv5we~ egs P\ ' 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。
/
^)3V} oC"
[rn 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。
S8q g"YR 不当之处，敬请指正！
Re~6 ' ~hq\XQX _f 2r z+ 目录
FrMXf,} 前言 2
|};d:LwX 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
9Pg6,[*u 2、带有反射壁的空心波导 7
]?_~ QE` 3、二元光学元件建模 14
.}F
39TS2 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
$G <r2lPy 5、大气像差与自适应光学 26
nN$.^!;& 6、热晕效应 29
L[44D6V g 7、部分相干光模拟 34
~I N g9| 8、谐振腔的
优化设计 43
$|Ol?s 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
[ BdRx` 10、非稳环形腔模拟 53
o.Ww .F 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
9q 0s 12、体全息模拟 63
j +'ua=T3 13、利用全息图实现加密和解密 68
YCP D + 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
F
]X<q uuL 15、拉曼放大器 80
[3=Y 9P: 16、瞬态拉曼效应 90
i<m)
s$u 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
q;R&valn 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
w)J-e gc 19、光学参量振荡器 109
RCa1S^. 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
gWjY S#D 21、ZIG-ZAG放大器 122
kReZch} 22、多程放大器 133
W`LG.`JW 23、调Q激光器 153
|{|B70v3Co 24、
光纤耦合系统仿真 161
prM)t8SE 25、相干增益模型 169
"&XhMw4 26、谐振腔往返传输内的采样 181
7]So=% q 27、光纤激光器 191
z z]~IxQ ;\pINtl9< GLAD案例索引手册
?$)a[UnqX cb'Y a_ 目录
6VQQ I9 F+VNrt- 目 录 i
1
39T*0C 
ga KZ 4# GLAD案例索引手册实物照片
$C=XSuPNK GLAD软件简介 1
<x$nw'H9 Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
8MW-JZ Ex1a: 基本输入 2
4D 5Wse Ex1b: RTF命令文件 3
GYy8kp84 Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
QDJ#zMxFD Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
Tn,_0 Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
:xmj42w>^ Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
m{> " Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
x]Nx,tt Ex3: 单位选择 7
g_PP 9S_? Ex4: 变量、表达式和数值面 7
vp&. Ex5: 简单透镜与平面镜 7
Q u/f>tJN; Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
u*qI$ ?& Ex7: mirror/global命令 8
= MJRQ V67 Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
AzzHpfv, Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
VJA/d2Oys Ex8b: 离轴单抛物面 12
F@z%y'5 Z* Ex8c: 椭圆反射镜 12
*Q2 oc:6 Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
Tw% 1m Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
o=7e8l Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
Dg~m}La Ex10: 宏、变量和udata命令 17
6 ym$8^ Ex11: 共焦非稳腔 17
hX, RuI Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
#v$ wjqK5 Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
3XUVUd~ Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
?t}s3P!Q3w Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
< j Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
* > 2FcoN; Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
v 9 G~i Ex13: 相位像差 20
Y$, ++wx Ex13a: 各种像差的显示 21
d/+s-g p Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
JS q3)o9?/ Ex14: 光束拟合 23
D 'moy*E Ex15: 拦光 24
Uv?^qe0= Ex16: 光阑与拦光 24
n}9<7e~ / Ex17: 拉曼增益器 25
sm?b,T/ Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
O,+9r_Gh Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
q b=% W Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
@b2?BSdUp Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
S H"<f_ Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
KDf#e3 Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
S^i8VYK,C5 Ex24: 大气像差与自适应光学 31
"`S?q G Ex24a: 大气像差 32
eMEKR5*-O Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
qxyY2& Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
3DCR n : Ex25: 地对空激光通讯系统 32
GaJE(N Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
7On.y* Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
:|&6x! Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
U![$7k>,pr Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
247 vU1 Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
gs. +|4dv Ex28: 相位阵列 35
xHx_!
)7 Ex28a: 相位阵列 35
Az(,Q$"|5 Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
M c8_ D,7 Ex29: 带有风切变的大气像差 35
~ e<,GUx(] Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
,T ^ A ?t Ex31: 热晕效应 36
]
fA5D)/m< Ex31a: 无热晕效应传输 37
xIb{*)BUwc Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
[EVyCIcY,h Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
p_zVrlVb Ex32: 相位共轭镜 37
.R4,fCN Ex33: 稳定腔 38
^%6f%]_ Ex33a: 半共焦腔 38
iYdg1 Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
'm< L}d Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
!K= $Q Uq Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
-J 'k ed Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
o8A8fHl Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
cYOcl-*af Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
,DCUBD u& Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
WU/5i 8 Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
64 y9.P Y Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
x a\~(B. Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
8{%&P%vf Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
@C('kUX~! Ex33l: 谐振腔耦合 43
z0Y L, Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
:.{d,)G Ex34: 单向稳定腔 45
\O~WMN Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
U(~Nm o' Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
/L]@k`.q@ Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
3 UQBIrQ Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
ljg6uz1v % Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
<h~uGBS" Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
#!m^EqF1_ Ex36: 有限差分传播函数 57
iH dX Ex36a: FDP与软孔径 58
:a=]<_*x Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
3EA _-? Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
=8]Ru(#Ig Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
iP9Dr<P Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
QY\ 'Uu{ Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
;s4e8![o3 Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
hO$29_^" Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
6@d/k.3p Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
hA`9 [58/ Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
sAK&^ g Ex38: 剪切干涉仪
hbx+*K M 62
_jVJkg)] Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
>RiU/L Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
d (5j#? Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
,z((?h,nm Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
i1HO> X:ea Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
UU#$Kt*frR Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
,yfJjV*I Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
Pi%-bD/w Ex46: 光束整形滤波器 68
CWD
$\K G Ex47: 增益片的建模 68
N>@.( f&w Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
1P BnGQYM Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
20Rm|CNH? Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
n@oSLo`k,` Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
,M\/[_: Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
+~;# !I@Di Ex48: 倍频 70
6iEA ._y Ex49: 单模的倍频 71
v=IcVHuf Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
(tg+C\
S. Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
;~}!P7z Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
|c2;`T#`o Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
+: J:S"G Ex52: 锥像差 72
b#S-u }1PE Ex53: 厄米高斯函数 74
g(F2IpUm/ Ex53a: 厄米高斯多项式 75
v1NFz>Hx Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
8nSw7:z Ex54: 拉盖尔函数 75
AUaupNN Ex55: 远场中的散斑效应 75
U71A#OD^U Ex56: F-P腔与相干光注入 75
A.!3 {pAb Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
,nw5 M.D_ 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
<.@w%rvG 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
{Q0DHNP(G Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
S~ y.>X3"P Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
<9Ytv|t@0 Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
tkHUX!Ow; Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
9H%ixBnM Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
T
zHR Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
Lo9
\[ 4FP Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
?&b"/sRS Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
^;EwZwH[ Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
.R@euIva Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
; F jI!V Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
d5=yAn-+= Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
Z1DF ) Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
&KeD{M% Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
>LFj@YW_) Ex60a: 对散焦的简单优化 80
*jy"g64j Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
MV?sr[V-oP Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
N)YoWA>#bF Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
~A>-tn}O Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
e/IVZmUn^ Ex61: 对加速模型评估的优化 82
@])}+4D(S Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
\j vS`+ Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
i]zTY\gw8M Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
`6G:<wX Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
\H/}| ^+@ Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
PW-sF Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
I#CS;Yh95 Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
z`|E0~{- Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
?? Dv\yLZI Ex67a: 六边形透镜阵列 88
m^a0JR}u9 Ex67b: 矩形透镜阵列 88
E._ [P/PB Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
HK.Si]: Ex67d: 矩形柱透镜 88
G*^4 CJ Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
3T@`V FbE Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
UeSPwY Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
V5]\| ?= Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
d|$-S z Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
JU-e oB}m Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
Hd~fSXFl Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
vg[zRWh8 Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
D+Z,;XZ Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
nZkMyRk Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
.J9\Fr@ Ex69c: 速率方程与单步骤 92
wafws*b% Ex69d:
半导体增益 92
6E:5w9_ =c Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
VD2o#.7*eu Ex69f: 速率方程的数值举例 93
<D( |}5qR Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
BKW%/y" Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
)0 i$Bo Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
;UWp0d %
Ex69j: 稳态速率方程的解 93
7e<\11uI]a Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
~ePtK~,dv Ex70: Udata命令的显示 93
o%73M!- Ex71: 纹影系统 94
< h1J+ Ex72: 测试ABCD等价系统 94
3+:uV Ex73: 动态存储测试 95
$
4A!Y Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
V4x6,*)e Ex75: 锥面镜 95
\&%y4=y<sE Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
A,GJ6qp3 Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
~bX ) %jC Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
O9MBQNwjA Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
4 !M6 RL8{ Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
)mRKIM}*W 。。。。后续还有目录
R~XNF/QMl 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
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