前言
#S *pD?VZ ?%;B`2 nDR 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。
>]?Jr s <i7agEdZD 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。
\ CwtX(6. 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。
nrbazyKm x /_dW 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。
,4yG(O $) 2YluJ :LN 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。
v,*Q]r0m 不当之处，敬请指正！
qAORWc ' 3VqkQ4 ;%!tf{ Si 目录
LV\ie M 前言 2
<vLdBfw&N 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
xfes_v"" 2、带有反射壁的空心波导 7
d}VALjXHX! 3、二元光学元件建模 14
%xpd(&)n 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
F dM<;}6T 5、大气像差与自适应光学 26
I O6MK&R 6、热晕效应 29
soxfk+
9 7、部分相干光模拟 34
+i4P,Lp 8、谐振腔的
优化设计 43
mCK],TOA: 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
"W hwc 10、非稳环形腔模拟 53
*bU% @O 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
Ri[S<GOMii 12、体全息模拟 63
YPG,9iZ&f 13、利用全息图实现加密和解密 68
ysl8LK
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
_ flg Q 15、拉曼放大器 80
n{z8Ao% 16、瞬态拉曼效应 90
lh~<s2[R2 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
\d ui`F"Cc 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
C|9[Al 19、光学参量振荡器 109
KZZOi: 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
wn{]#n=|l 21、ZIG-ZAG放大器 122
r:.6"VQu} 22、多程放大器 133
"B~WcC 23、调Q激光器 153
yW{mK 24、
光纤耦合系统仿真 161
NQg'|Pt (% 25、相干增益模型 169
& b!vWX1N 26、谐振腔往返传输内的采样 181
U-1VnX9m 27、光纤激光器 191
a" ^#!G<+ dA|Lufy# GLAD案例索引手册
=>e?l8`% L%k67> 目录
8V,"I d][ 5d%_Wb' 目 录 i
t[/\K G8 
,RR ;VKj GLAD案例索引手册实物照片
f!mE1,eBEe GLAD软件简介 1
0c`sb+? Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
Lblet Ex1a: 基本输入 2
I7A7X* Ex1b: RTF命令文件 3
~37R0`C Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
avmcGyL Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
\)p4okpR Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
dZ.}j&ZH' Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
j/~VP2 R` Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
N/(ofy Ex3: 单位选择 7
g%+ql[(4 Ex4: 变量、表达式和数值面 7
@>+^W& Ex5: 简单透镜与平面镜 7
%N7gT*B: Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
^dheJ]n=k Ex7: mirror/global命令 8
SgyqmYTvZw Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
cO8`J&EK Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
]!]`~ Z/ Ex8b: 离轴单抛物面 12
0BT; "B1 Ex8c: 椭圆反射镜 12
FK-}i|di Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
e',hC0&S Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
%uh R'8" Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
8y-e+ Ex10: 宏、变量和udata命令 17
$,}Qf0(S Ex11: 共焦非稳腔 17
&"sX^6t Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
-6AOK<kfI Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
2;dM:FHLhO Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
"9)1K!tH Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
n'! - Pv Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
<m~T>Q l 1 Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
u4go*# Ex13: 相位像差 20
=|^X$H Ex13a: 各种像差的显示 21
32M6EEmPG Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
JJ^iy*v Ex14: 光束拟合 23
s.<olxXRW Ex15: 拦光 24
N5[_a/ Ex16: 光阑与拦光 24
l uJ{ Iq Ex17: 拉曼增益器 25
RmcYa j^= Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
H?rSP0. Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
V;M3z9xd Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
'~ jy Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
]R97 n|s_ Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
e@='Q H Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
ON:LPf>"- Ex24: 大气像差与自适应光学 31
-fb1cv~N Ex24a: 大气像差 32
EG'7}W Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
oc!biE` u Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
{KF 7j63 Ex25: 地对空激光通讯系统 32
_bN))9
3 Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
~5- ~ q0Ge Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
SIKk|I) Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
"r5'lQI Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
4U}.Skzq 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
n,C D4Nv Ex28: 相位阵列 35
wJ; 9),fL Ex28a: 相位阵列 35
9nP*N` Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
M>`?m
L Ex29: 带有风切变的大气像差 35
v 1`bDS?*Q Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
g
@c=Bt$ Ex31: 热晕效应 36
.F{}~K] Ex31a: 无热晕效应传输 37
/ig^7+ # Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
} ,?-$eyX Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
WyKUvVi Ex32: 相位共轭镜 37
{jj]K.& Ex33: 稳定腔 38
\ #h})` Ex33a: 半共焦腔 38
31
KDeFg Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
KUl
Zk^a Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
SL?%/$2g=O Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
{|8:U}<#h Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
eZa3K3 ^ Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
d +*T@k]>M Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
;XD>$t@ Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
m?
\#vw$ Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
|q1b8A \ Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
<MI$N l Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
20SF< V Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
"6|'& 6& Ex33l: 谐振腔耦合 43
~FK+bF?% Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
mvW^P`nB Ex34: 单向稳定腔 45
DYy@t^sC Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
V^/h;/! ^ Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
I(iGs I Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
];Ygl HH Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
vZ1D3ytfG Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
QjW~6Z.tI Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
VfJX<e=k Ex36: 有限差分传播函数 57
;DT"S{"7 Ex36a: FDP与软孔径 58
ThT.iD[ Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
Q!BkS=H30K Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
+#i ,87 Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
P~b%;*m}8 Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
9fr&Yb=_o@ Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
g:@Cg.q8 Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
]8 q%bsl+ Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
J\Oc]gi\L Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
%>x0*T$$ Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
!'6J;Fb# Ex38: 剪切干涉仪
2_ZHJ,r 62
U3VsMV*Y Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
6832N 3= Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
H7cRW B Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
T8M[e SbZ Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
DI"dY
ug# Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
R, (+NT$ Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
:">~(Rd ZH Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
e2VL/>y` Ex46: 光束整形滤波器 68
Fr E/K _L Ex47: 增益片的建模 68
l zQ&)7 ` Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
@N:3`[oB Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
QKL]O* Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
pqNoL*
H Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
ua. 6?W) Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
+ $pO Ex48: 倍频 70
16d{IGMz Ex49: 单模的倍频 71
C9^elcdv Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
z;@S_0M,Z Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
H]] >sE Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
=fu_ Jau} Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
J3!k*"P Ex52: 锥像差 72
07HX5 Hd Ex53: 厄米高斯函数 74
a}+ _Yo(Q Ex53a: 厄米高斯多项式 75
9BgQ oK@ Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
Xb07 l3UG Ex54: 拉盖尔函数 75
,"HpV Ex55: 远场中的散斑效应 75
>=RHE @ Ex56: F-P腔与相干光注入 75
Lh5+fk~i~8 Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
0$dY;,Q . 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
DQHGq_unP 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
:fMM-?s ] Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
9DocId. Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
KTS7)2ci Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
)F9V=PJE Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
nq w*oLFQ Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
M3xi 0/. Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
hJtghG6v Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
jind!@}! Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
e1Z;\U$&. Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
_ d"Y6
0 Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
?\ i,JJO Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
;:K?7w fXn Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
)-7( Hv1 Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
Ub-k<]yZ Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
?eZ"UGZg' Ex60a: 对散焦的简单优化 80
bgx5{!A
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
Y{\2wU!Isn Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
-Z Ml[;OM Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
uc
`rt" Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
cVt$#A) Ex61: 对加速模型评估的优化 82
9H Bx[2& Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
RI ].LB_ Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
] { l
O Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
X$Qi[=L Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
,@j& q Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
i2 Iu 2 Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
? F:C!_ Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
/:];2P6#X Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
Tlv|To Ex67a: 六边形透镜阵列 88
Ymh2qGcj]8 Ex67b: 矩形透镜阵列 88
]4pC\0c Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
@;-Un/'C;7 Ex67d: 矩形柱透镜 88
{s^n|b} Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
UM;bVf? Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
kA$;vbm Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
LHGK !zI Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
5L'@WB|{4u Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
X([n> w Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
?>Ci`XlLr Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
U8 @*I>vA Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
SOY#, Zu Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
{d5ur@G1 Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
`rFGSq$ 9 Ex69c: 速率方程与单步骤 92
oA^
]x> Ex69d:
半导体增益 92
l<:)rg^, Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
CMB$RLf Ex69f: 速率方程的数值举例 93
5+PBS)pJ]% Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
m_W.r+s~C4 Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
4 zvU"np Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
6O?S r, Ex69j: 稳态速率方程的解 93
'48|f`8$ Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
BJ;c F"Kp Ex70: Udata命令的显示 93
`Y9} 5p Ex71: 纹影系统 94
#hiDZ>nr Ex72: 测试ABCD等价系统 94
xH .q Ex73: 动态存储测试 95
y H0ZSv Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
v}t :}M< ; Ex75: 锥面镜 95
E8V\J Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
8c' -eT" Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
K":tr~V; Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
9S`b7U=P Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
$XzlW=3y Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
G@6 ,O-Sj 。。。。后续还有目录
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