前言
,@I\'os [^XD @ 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。
$ e.Bz ` )@] W= 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。
#B
q|^:nj 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。
er2;1TW3E b< [ ]z, 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。
?A~=.u@[d # %'%LY= 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。
+n)bWB% 不当之处，敬请指正！
SR`A]EC(V rrq7 UJ; &Aym@G|k? 目录
ad52a3deR 前言 2
B9 , 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
>h~>7i(A 2、带有反射壁的空心波导 7
j&b<YPZ 3、二元光学元件建模 14
$Rn9* OKr 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
OAE a+V 5、大气像差与自适应光学 26
prB :E[1 6、热晕效应 29
Xn5LrLM& 7、部分相干光模拟 34
7HL23Vr k 8、谐振腔的
优化设计 43
v&7x ~!O 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
07:h4beT 10、非稳环形腔模拟 53
)i\foSbB`V 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
+ZV?yR2yn 12、体全息模拟 63
)b pdj, 13、利用全息图实现加密和解密 68
J7~Kjl 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
KXUJ*l -5 15、拉曼放大器 80
sDu &9+ 16、瞬态拉曼效应 90
&(jt |?{ 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
pK'D( t 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
@V@<j)3P 19、光学参量振荡器 109
Ct:c%D(L 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
A2I qn5 21、ZIG-ZAG放大器 122
ZS@R ? 22、多程放大器 133
fSGaUBi q} 23、调Q激光器 153
Eh[NKgYL 24、
光纤耦合系统仿真 161
C\|HN=2eh 25、相干增益模型 169
};*&;GFe 26、谐振腔往返传输内的采样 181
=,08D^ xY 27、光纤激光器 191
Q qcAmp W#wC GLAD案例索引手册
): r'IR |Z$)t%' 目录
v{8r46Y~Z) s8k4e6ak 目 录 i
k_Lv\'Ok 
eO{2rV45O GLAD案例索引手册实物照片
`[x'EJp# GLAD软件简介 1
[.;8GMW Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
L_!} R Ex1a: 基本输入 2
qVd s
2 Ex1b: RTF命令文件 3
_cJ\A0h^ Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
t3!~= U Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
("=24R=a Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
_$oE'lat Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
l vU Ws Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
"<"s&ws;k Ex3: 单位选择 7
QR$m i1Vv\ Ex4: 变量、表达式和数值面 7
} OkK@8?0O Ex5: 简单透镜与平面镜 7
V~t;
J Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
={{q_G\WD Ex7: mirror/global命令 8
yW i?2
Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
,rh NXx Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
2}5@: cwR+ Ex8b: 离轴单抛物面 12
)=0@4 Ex8c: 椭圆反射镜 12
qf%p#+: B3 Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
5L\Im^ Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
U {HBmSR Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
;|oem\dKv Ex10: 宏、变量和udata命令 17
Nm3CeU Ex11: 共焦非稳腔 17
w}x&wWM Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
YH-W{ ]. Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
XZ/cREz^s Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
6h\; U5 Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
;Udx|1o Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
iF"k R]ZL Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
[kI[qByf
Ex13: 相位像差 20
`,FhCT5 Ex13a: 各种像差的显示 21
J z-RMX= Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
e W[](lGWM Ex14: 光束拟合 23
Ul|htB<1: Ex15: 拦光 24
~VPE9D@ Ex16: 光阑与拦光 24
L0Z AF2O Ex17: 拉曼增益器 25
85+w\KuEY Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
#?bOAWAwLh Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
! Eb!y`jK Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
~B`H5# Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
U@)WTH6d Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
8`q"] BQN Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
M+L0 X$}NZ Ex24: 大气像差与自适应光学 31
RNX>I,2sh Ex24a: 大气像差 32
u"kB`|| ( Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
w.Go]dpK Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
( z%OK[ Ex25: 地对空激光通讯系统 32
|PLWF[+t8 Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
t;lK=m| Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
A)nE+ec1 Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
7i9wfc h$U Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
N gOc2I 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
b y J[1UK Ex28: 相位阵列 35
RIF*9= ,S Ex28a: 相位阵列 35
Qy) -gax:, Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
R78lV -};Q Ex29: 带有风切变的大气像差 35
N! 13QI
H Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
2%j"E{J& Ex31: 热晕效应 36
OF`:); Ex31a: 无热晕效应传输 37
V_T~5%9Fy Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
E1 |:t$>Ld Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
/Fp@j/50 Ex32: 相位共轭镜 37
_;G|3>5u Ex33: 稳定腔 38
.WW|v Ex33a: 半共焦腔 38
e4 1r!od Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
Njs'v;-K Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
!GZ{UmwA Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
=M34
HPG Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
D(M^%z2N Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
R 9%"Kxm Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
AXpyia7nU Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
M }9PicI?7 Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
E^V4O l< Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
(APGz,^9# Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
o>\epQt~/p Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
Gv 6#LcF# Ex33l: 谐振腔耦合 43
hu- 6V="^9 Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
O)}5`0@L Ex34: 单向稳定腔 45
Iz I
hC Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
H`8}w{ ft& Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
w'P !<JaZ Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
P64< O 5l/ Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
o1u? H 4z Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
lhJZPnx~ Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
DX8pd5 U Ex36: 有限差分传播函数 57
);ZxKGjc4 Ex36a: FDP与软孔径 58
<0H^2ekd Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
Na_O :\x# Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
g}*F"k 4j Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
7.C~ OrGR Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
@Yh%.#\i% Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
jftf]n&Z(q Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
-<aN$O Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
$U}GX'1LZ Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
EY[J;H_b Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
7bx!A+, t Ex38: 剪切干涉仪
:O{
ZZ 62
A$ o ?_ Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
xX{gm'3UYa Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
4'0rgS Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
psE&Rx3) Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
Vw b6 QIs Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
NEX{vZkgw Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
SFa~j)9'n Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
C(5B/W6 Ex46: 光束整形滤波器 68
|1^
!r Hg Ex47: 增益片的建模 68
Py-}tFr Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
x8E!Ko]( Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
<>^otb,e$ Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
0^&-j.9 Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
##qs{s^ ] Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
W Y" `wM Ex48: 倍频 70
wdTjJf r Ex49: 单模的倍频 71
zsha/:b Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
=aE !y5 Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
W\J wEb9Y Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
cSs??i
D"q Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
tJ!s/|u( Ex52: 锥像差 72
p1( <F_Kta Ex53: 厄米高斯函数 74
fr([g?F%D Ex53a: 厄米高斯多项式 75
mA>u6Rlc Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
e`Vb.E) Ex54: 拉盖尔函数 75
![4<6/2gy Ex55: 远场中的散斑效应 75
'"14(BvW Ex56: F-P腔与相干光注入 75
q3-V_~5^/z Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
W=@]YI 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
\dw*yZ^ 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
)Y@mL/_ Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
[`Dv# Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
.l(t\BfE~ Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
"OO "Ab{t Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
>@9>bI+Q Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
WaYT7 : Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
Erd)P Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
S,~ DA3 Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
[<p7'n3x Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
*P}v82C N Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
l
d4#jV ei Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
j=~c(
B Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
+Pm
yFJH Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
r^|AiYI) Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
dwAFJhgh Ex60a: 对散焦的简单优化 80
O4i5 fVy{ Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
WGeTL`}dh Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
m?Qr)F_M Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
W4~:3 Sk Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
{(,[ Ex61: 对加速模型评估的优化 82
l.Qv9Ll|b Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
DYKJ Vn7w Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
NWq>Z!x` Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
0kdPr:B Q0 Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
k{q4Zz[ Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
<Fa]k'<^) Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
YYc.e T< Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
sHSD`mYq Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
8V$ :th(' Ex67a: 六边形透镜阵列 88
>uN)O - Ex67b: 矩形透镜阵列 88
#A '|O\RGP Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
Ow\dk^\-G8 Ex67d: 矩形柱透镜 88
#}Qzu~ Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
& 58+-j zW Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
E1uyMh-dy Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
z rg#BXj7
Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
`Z:5 E Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
v8>?,N# Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
a*Oc:$ Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
0[qU k(=}[ Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
ub0uxvz Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
{:;59 9l Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
6.!Cm$l Ex69c: 速率方程与单步骤 92
,# FK3; U Ex69d:
半导体增益 92
|E YJbL;1% Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
<[e E5X( Ex69f: 速率方程的数值举例 93
3 0fsVwE2 Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
o"a~ Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
y(!Y N7_A Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
|%@.@c Ex69j: 稳态速率方程的解 93
lj4D: >Ov Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
1j7sJ" * Ex70: Udata命令的显示 93
R\B-cU[, Ex71: 纹影系统 94
eXqS9`zKr Ex72: 测试ABCD等价系统 94
QKAo} 1Pq Ex73: 动态存储测试 95
Gs% cod Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
vIi#M 0@N Ex75: 锥面镜 95
JToc("V Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
=D2jJk?AX Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
.UUY9@ Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
o6PDCaT7 Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
cnUYhxE+s Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
'<A:`V9M}v 。。。。后续还有目录
,&1DK x 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
#Tjv (O[& py9HUyr5eZ
