前言
.FHOOw1r= Z {_'V+Q1 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。
rzaEVXbz1 ;N"XW=F4e 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。
[TO:- 8$. 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。
a/)TJv /e{Oqhf[n 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。
[S</QS! 5-mJj&0:! 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。
*%) L?* 不当之处，敬请指正！
'OX6e Y5 Rb#Z\e}e- )s= z i" 目录
\HK#d1>ox 前言 2
W+K=M*^D;c 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
@fE^w^K7 2、带有反射壁的空心波导 7
6gR=e+ 3、二元光学元件建模 14
+Qc^A 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
^*{ xTB57 5、大气像差与自适应光学 26
U5H o? `< 6、热晕效应 29
o!\O) 7、部分相干光模拟 34
&aF_y_f\ 8、谐振腔的
优化设计 43
B|GJboQ 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
9I.v?Tap 10、非稳环形腔模拟 53
:&or'Yi} 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
?4lAL 12、体全息模拟 63
ry n) 13、利用全息图实现加密和解密 68
+.lO8 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
.ySesN: C~ 15、拉曼放大器 80
-O_U pjR; 16、瞬态拉曼效应 90
v\MH;DW^Z 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
HK[sHB& 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
v" F0 $c 19、光学参量振荡器 109
dl":?D4H 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
40 c#zCE 21、ZIG-ZAG放大器 122
/d{L]*v)] 22、多程放大器 133
xwRnrW d^6 23、调Q激光器 153
M3t_!HP}! 24、
光纤耦合系统仿真 161
q]r!5&Z 25、相干增益模型 169
lMm-K%(2 26、谐振腔往返传输内的采样 181
xY~
DMcO? 27、光纤激光器 191
@`_j't, j{;3+LCo* GLAD案例索引手册
(bo bKr S|>Up%{n[ 目录
y2qESAZ%k} _N-7 H\hF 目 录 i
d#b{4zF" 
6/-!oo GLAD案例索引手册实物照片
l =_@<p GLAD软件简介 1
- 5k4vx
N} Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
~<Lf@yu-{ Ex1a: 基本输入 2
tm|lqa Ex1b: RTF命令文件 3
_+Q$h4t
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
PCLSY8N Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
CMg83 Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
Fhsmpe~ Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
gOWyV @ Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
`Eu(r]:W Ex3: 单位选择 7
G/ 8 xS= Ex4: 变量、表达式和数值面 7
.y0](
h Ex5: 简单透镜与平面镜 7
R_N<j Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
52["+1g\ Ex7: mirror/global命令 8
I+CQ,Zuf Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
G^(&B30V Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
M|v.5l# Ex8b: 离轴单抛物面 12
!:n),sFv45 Ex8c: 椭圆反射镜 12
y(]|jRo Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
Z*TW;h0ZQ3 Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
fhY[I0;}$ Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
y="SzPl Ex10: 宏、变量和udata命令 17
k, @J& Ex11: 共焦非稳腔 17
)>Q 2G/@ Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
28)TXRr- Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
R`* *!ku Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
~`})x(! Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
z8j(SI;3 Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
-oZ a c Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
h/fCCfO, Ex13: 相位像差 20
@\D D|o67 Ex13a: 各种像差的显示 21
y{{EC# Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
B![5+ Ex14: 光束拟合 23
Me}TW!GC Ex15: 拦光 24
0`P]fL+& Ex16: 光阑与拦光 24
r~}}o o4K Ex17: 拉曼增益器 25
%)/f; T6 Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
XsOOkf\_ Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
T N
%"RL Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
jSFN/C.9 h Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
X]yERaJ,i Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
tRy
D@ } Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
pq[mM!;#v Ex24: 大气像差与自适应光学 31
V{h@nhq Ex24a: 大气像差 32
bNROXiX Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
b S<@Rd{g Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
&
.?HuK Ex25: 地对空激光通讯系统 32
L,
{rMLM% Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
rEh f_[Dv Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
} x.)gW Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
VU/W~gb4"A Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
'! -? 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
3 \KII9 Ex28: 相位阵列 35
(J*w./ Ex28a: 相位阵列 35
Su"_1~/2S Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
A&P1M6Of Ex29: 带有风切变的大气像差 35
VWshFI Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
PEBF N Ex31: 热晕效应 36
IMGqJc,7 Ex31a: 无热晕效应传输 37
,z1!~gIal Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
7I(t,AKJ Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
%< ?c iU Ex32: 相位共轭镜 37
j/9QV Ex33: 稳定腔 38
,0Zn hS)kq Ex33a: 半共焦腔 38
M_1Tx Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
, Ln
Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
^Q=y^fx1 Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
\5P. C Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
( L5'rNk Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
+^kx FQ(: Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
nuQ6X5>.= Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
r%l%yCH Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
;x-H$OZX Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
R*@[P g * Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
0 s d-s~; Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
b#g
{`E Ex33l: 谐振腔耦合 43
L)lQ&z? Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
~B!O~nvdQ Ex34: 单向稳定腔 45
A$~xG( Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
^W"Q (s h Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
Iz )h z9k Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
T@|l@xm~L Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
z8[H:W#G Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
(kC} ,} Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
g6g$nY@Jm Ex36: 有限差分传播函数 57
_~[?> cF% Ex36a: FDP与软孔径 58
5}eQaW48 Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
C,r `I/; Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
ufCqvv>' Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
rAx"~l.= Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
Q0cY/'>4 Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
xb>n&ym? Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
23-t$y] Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
C4{\@v} t Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
A)z PaXZ Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
f>r3$WKj Ex38: 剪切干涉仪
z Bt` L,^ 62
poD \C;o" Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
j`R <90~/ Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
xHB/]Vd- Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
'_ qQrP# Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
xP/OsaxN Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
C ]'g:93L Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
#9`r XEz Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
wn+j39y?ZY Ex46: 光束整形滤波器 68
V5a?=vK9 Ex47: 增益片的建模 68
# SQvXMT Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
~o@\
n Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
8?7kIin Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
i-,D_ Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
0/\PZX+ Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
YOV : Ex48: 倍频 70
*KK[(o}^J- Ex49: 单模的倍频 71
yGvDn' m Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
BWUt{,? KU Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
M!gBmQZ1 Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
PK6*}y Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
x _==Ss Ex52: 锥像差 72
mX&xn2}qZ" Ex53: 厄米高斯函数 74
Y{Da+ Ex53a: 厄米高斯多项式 75
F>dwL bnb Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
|3{+6cg Ex54: 拉盖尔函数 75
\sK:W|yy Ex55: 远场中的散斑效应 75
Yb[n{.%/g Ex56: F-P腔与相干光注入 75
; 8P_av}C Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
c>ad0xce6 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
p jKt:R} 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" ^yYO Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
G02ox5X Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
$!G` D= Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
V+lRi"m?| Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
vv+D*e&< Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
o+<29o Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
[p ii Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
P:sAqvH6 Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
akT|Y4KxD Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
pW\z\o/2 Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
Q|Pbt(44 Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
R]u
(l+` Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
L[9OVD Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
%}C9 Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
?g2zm I!U Ex60a: 对散焦的简单优化 80
<uZPqi|| Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
K@HQrv< Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
D g~
[#C- Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
HZ
}6Q Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
Ap%O~wA' Ex61: 对加速模型评估的优化 82
{Eu'v$c! Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
{h#6z>p"u2 Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
%[w Tz$S" Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
-kl;!:'.3 Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
nbGoJC:U Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
R2w`Y 5#` Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
iZQ\
m0Zc Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
u_.H PA Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
%e{(t w p Ex67a: 六边形透镜阵列 88
LM:)j:g S6 Ex67b: 矩形透镜阵列 88
'[nmFCG%m* Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
XLm@etf Ex67d: 矩形柱透镜 88
J A`H@qE Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
>AG^fUArH Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
Wr5 Q5s)c Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
@EHIp{0. Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
, /&Z3e Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
?;
[ T Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
]>D) # Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
vZ@g@zB4o0 Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
*69c-` o Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
@9 )}cg Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
dQ9
ah Ex69c: 速率方程与单步骤 92
d&jjWlHgEN Ex69d:
半导体增益 92
/s|{by`we4 Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
)1 1W)G`w Ex69f: 速率方程的数值举例 93
B'}"AC" Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
Nb;H`<JP Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
',ZF5T5z@ Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
WPo: ^BD Ex69j: 稳态速率方程的解 93
bLbR IY"l Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
:p>hW! ~ Ex70: Udata命令的显示 93
-[DWM2C$K4 Ex71: 纹影系统 94
5M:D?9E + Ex72: 测试ABCD等价系统 94
KE.D t Ex73: 动态存储测试 95
"MnSJ 2 Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
b9Y_!Qe Ex75: 锥面镜 95
8o|P&q(v* Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
^Kqf ~yS% Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
]^ K;goQv Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
B
+Aj*\Y. Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
# `ls)-`7 Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
x<ax9{ 。。。。后续还有目录
y-B=W]E 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
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*3 
