前言
a{ST4d'T "5N4
of
8 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。
eV"%(<{ ?J2{6,}O*. 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。
G Qt5GOt 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。
]y {tMC 6SCjlaGW5 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。
-f |/#1 >7BP}5`.; 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。
&6\&McmkX 不当之处，敬请指正！
s:_hsmc" kZF]BPh. CzV;{[?~; 目录
) k/&,J3 前言 2
br=e+]C Y) 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
i6paNHi* 2、带有反射壁的空心波导 7
]-t )wGr 3、二元光学元件建模 14
uUfw"*D 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
<~m qb=qA$ 5、大气像差与自适应光学 26
0'd@8]|H 6、热晕效应 29
5x@ U< 7、部分相干光模拟 34
<lB2Nv -, 8、谐振腔的
优化设计 43
ZSNbf|ldiE 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
}4>u_)nt 10、非稳环形腔模拟 53
)?[2Y %P 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
$+PioSq 12、体全息模拟 63
x[t? hl=: 13、利用全息图实现加密和解密 68
'`upSJ;e 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
vGyQ306 15、拉曼放大器 80
XI`_PQco 16、瞬态拉曼效应 90
SL uQv?R}9 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
_ %mm 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
Mzg'$]N 19、光学参量振荡器 109
(m1m}* @ 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
#w L(<nE 21、ZIG-ZAG放大器 122
G 5qsnTxUJ 22、多程放大器 133
{b - C,J 23、调Q激光器 153
E{6ku=2F 24、
光纤耦合系统仿真 161
.g/!u(iy 25、相干增益模型 169
<vl(a*4a 26、谐振腔往返传输内的采样 181
!&OdbRHM 27、光纤激光器 191
W 4 q9pHQ :G#%+, GLAD案例索引手册
Q +f |.0r u|23M, 目录
pJg:afCg U+VJ iz<! 目 录 i
n^QDMyC;I 
q"Bd-?9 GLAD案例索引手册实物照片
S*}GW-) oA GLAD软件简介 1
:C;fEJN Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
hak#Iz0[C Ex1a: 基本输入 2
|g7)A?2J~ Ex1b: RTF命令文件 3
1%M^MT%& Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
f Xevr ` Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
,~ ;`@ Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
`*CoVx~fk Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
a?Om;-i2`S Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
lJa-O Ex3: 单位选择 7
])pX)(a Ex4: 变量、表达式和数值面 7
crd|r." Ex5: 简单透镜与平面镜 7
AkjoD7.* Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
&/EZn xl Ex7: mirror/global命令 8
3>(~5 Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
-C^qN7Bz Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
b c
.Vy Ex8b: 离轴单抛物面 12
i P7KM*ks Ex8c: 椭圆反射镜 12
^ &KH|qRrO Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
~i^,Z&X: Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
mp3 Dc Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
N0fE *xo Ex10: 宏、变量和udata命令 17
j5Yli6r?3- Ex11: 共焦非稳腔 17
JF &$' Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
RW>F %P Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
z =k*D^X Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
;F_&h#D]3 Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
}J 5iY0 Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
z"5e3w Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
,[m4+6G5 Ex13: 相位像差 20
a vS 9 "e Ex13a: 各种像差的显示 21
ziW[qH { Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
?fs#K ;w Ex14: 光束拟合 23
6O5E4 = Ex15: 拦光 24
AO$aW y I Ex16: 光阑与拦光 24
[\HAJ A, Ex17: 拉曼增益器 25
*|+ ~V/# Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
x2i`$iNhmP Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
n;b 9f|&z Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
f2|On6/ Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
iEFS>kL8e Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
[0+5 Gx Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
x^F2Ywp% Ex24: 大气像差与自适应光学 31
43J8 PMY Ex24a: 大气像差 32
gp 'n'K ] Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
s|!b: Ms` Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
,/L_9wV-\ Ex25: 地对空激光通讯系统 32
9.goO|~ B~ Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
b!37:V\#} Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
L3Q1az !Ct Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
qj|B #dU Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
,T O&KO1;& Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
cmh/a~vYaY Ex28: 相位阵列 35
.+AO3~Dg Ex28a: 相位阵列 35
m4P=,=% Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
nuv$B > Ex29: 带有风切变的大气像差 35
}Lwj~{ Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
>BQF< Ex31: 热晕效应 36
Ah2XwFg? Ex31a: 无热晕效应传输 37
+ ACV,GG Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
nBiA=+'v Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
.Lu=16 Ex32: 相位共轭镜 37
A[':O*iB Ex33: 稳定腔 38
")M.p_b[Z= Ex33a: 半共焦腔 38
*t |j+*c}
Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
/[#{#:lo2 Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
Y=rW.yK8 Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
CM's6qhQnn Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
LRd, 7P Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
z8"=W,2 Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
Sdt2D Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
.}y
Lz Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
NtOR/*
Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
3yD5u Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
7iJk0L$]x Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
\&qVr1| Ex33l: 谐振腔耦合 43
r@< ; Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
s9GPDfZ
Ex34: 单向稳定腔 45
!`#9#T| Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
i+ cGw Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
gZ!( &u Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
UZX)1?U Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
;<X3AhF Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
qK1V!a2 Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
|~CnELF ) Ex36: 有限差分传播函数 57
K((Kd&E Ex36a: FDP与软孔径 58
d<b,LD^ Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
6$dm-BI Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
h+^T);h};| Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
/eMZTh*1P Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
o%9>elOju Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
m[7:p{ Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
nG*6ic Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
fY"28# Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
< 5_Ys Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
M2EN(Y_k0 Ex38: 剪切干涉仪
7Y*m_AhxJ 62
| 8`;55G Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
B+DRe 8 Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
Qy/bzO Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
v#+w<gRq Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
!^fJAtCN] Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
i
}g xq Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
G-^ccdT Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
yl ;'Ru: Ex46: 光束整形滤波器 68
C;)
xjZiR Ex47: 增益片的建模 68
.M{ [J]H`t Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
Y) *l w Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
9cmJD5OO Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
YPy))>Q>cK Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
enz Q}^ Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
bv4cw#5z$9 Ex48: 倍频 70
"> QY'r Ex49: 单模的倍频 71
(}}8 D B Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
r" [T9 Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
Z%{f[|h9} Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
85{vz|(': Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
QMxz@HGa| Ex52: 锥像差 72
#"{8Z& Z Ex53: 厄米高斯函数 74
?BZ ][~n-Q Ex53a: 厄米高斯多项式 75
UQcmHZ+lf Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
19u? ^w Ex54: 拉盖尔函数 75
<"+C<[n. Ex55: 远场中的散斑效应 75
JAz;_wS(k Ex56: F-P腔与相干光注入 75
feW9 >f; Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
`j! [ Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
v+sbRuo8 Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
A,e^bM
Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
Pvw %,=41O Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
R*0F) M Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
E G.C2]Fi Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
`@ D4?8_ Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
dSZ#,Ea" Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
s- V$N Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
[alXD_ Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
sD3|Qj; Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
%p60p n[( Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
~`E4E Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
o ?FUVK Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
wcf_5T Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
Evm mQ Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
TMCA?r%Y\ Ex60a: 对散焦的简单优化 80
uCfp+ Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
[]0~9, u Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
[ d7]&i}*| Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
Oha g%<1# Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
" G6j UT t Ex61: 对加速模型评估的优化 82
%Ab_PAw Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
p ri{vveN@ Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
q*nz4QTOE Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
eBIR *TZ): Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
oLMi vy4 Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
s*~o%emw Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
8Jj0-4] Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
34Khg Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
]!aa#? Fc Ex67a: 六边形透镜阵列 88
ONiI:Z>% Ex67b: 矩形透镜阵列 88
S\;.nAR Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
"\r~,S{: Ex67d: 矩形柱透镜 88
1<`7MN Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
!cwVJe Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
\Egc5{ Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
m@u`$rOh Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
E}9ldM=]s Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
-z$2pXT ^ Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
:&)/v q Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
Pm(:M: a Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
(x0*(*A} Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
`j}d=zZ Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
oK:P@V6! Ex69c: 速率方程与单步骤 92
yG G B Ex69d:
半导体增益 92
l Y*]&8/= Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
]\,uF8gg) Ex69f: 速率方程的数值举例 93
ko2j|*D6@~ Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
F(~_L. Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
=e8L7_; Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
|;m`874 Ex69j: 稳态速率方程的解 93
Wx)U<:^e Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
R 0HVLQI Ex70: Udata命令的显示 93
Wd 56B+ Ex71: 纹影系统 94
3 ;S`< Ex72: 测试ABCD等价系统 94
##FN q#F Ex73: 动态存储测试 95
A{x
7 Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
\R\@t] >Y Ex75: 锥面镜 95
[RPAkp Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
G? gXK W Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
i6#]$ B Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
E+ 3yN\X( Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
t{8v(} Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
)1nCw 。。。。后续还有目录
I#E(r> KW* 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
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