前言
.O h4b5 uL. )+E 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。
CJn{tP |:yWDZg[ 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。
r8]y1
Om< 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。
b#h }g>l zk#NM"C+ 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。
uv&??F]/ wNNInS6 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。
YU*u! 不当之处，敬请指正！
QJeL&mf x%J4A+kU ?p&CR[ 目录
](^$5 Am 前言 2
)sONfn 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
:>y?B!= 2、带有反射壁的空心波导 7
SVJL|S 3k 3、二元光学元件建模 14
^`BiA'gPPC 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
@y"/hh_? 5、大气像差与自适应光学 26
Z4&,KrV 6、热晕效应 29
*9XKkR<r 7、部分相干光模拟 34
Z$a5vu*pg 8、谐振腔的
优化设计 43
6"OwrJB 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
f 1Az|h 10、非稳环形腔模拟 53
{ :^;byd 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
0.MD_s0) > 12、体全息模拟 63
O)2==_f\ 13、利用全息图实现加密和解密 68
,b b/
$
14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
xOKLc!J 15、拉曼放大器 80
Wqy \yS [ 16、瞬态拉曼效应 90
PG51+# 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
}fS`jq; 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
4@qHS0$ 19、光学参量振荡器 109
e1Ne{zg~ 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
:!'!V>#g 21、ZIG-ZAG放大器 122
ZqONK^ 22、多程放大器 133
Bv=
23、调Q激光器 153
'<$!?=" 24、
光纤耦合系统仿真 161
h?8I`Z)h 25、相干增益模型 169
Lm!/ iseGv 26、谐振腔往返传输内的采样 181
fV "gL(7 27、光纤激光器 191
iJ-z&=dOe NZ|(# ` X GLAD案例索引手册
tPQjjoh Ro2Ab^rQ| 目录
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rULQl 目 录 i
O4 +a [82 
\me'B {aa GLAD案例索引手册实物照片
EC:u;2f! GLAD软件简介 1
E"/r* C+T Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
f4mQDRlD Ex1a: 基本输入 2
7o99@K, Ex1b: RTF命令文件 3
8@)4)+e Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
7NFRCCXHQ Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
?z[k.l+6w Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
PLV-De Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
"sD[P3 Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
D#.N)@\ Ex3: 单位选择 7
4#MPD Ex4: 变量、表达式和数值面 7
lihV! 1 Ex5: 简单透镜与平面镜 7
@L-] %C Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
ii)DOq#2 Ex7: mirror/global命令 8
'(6
^O= Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
~43T$^<w; Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
U+4W9zhwo Ex8b: 离轴单抛物面 12
cns~ )j~ Ex8c: 椭圆反射镜 12
17C"@1n- Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
o8ERU($/ Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
n N_ Ylw Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
W,D$=Bg Ex10: 宏、变量和udata命令 17
|eu:qn8 Ex11: 共焦非稳腔 17
K^yZfpa8 Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
V,?BVt Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
,| 7!/]0& Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
4iPxtVT Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
h!!7LPxt Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
A`I ;m0< Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
V ."qxKsz Ex13: 相位像差 20
|PaVb4j Ex13a: 各种像差的显示 21
B*-A erdH Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
aGx[?}= Ex14: 光束拟合 23
C4h4W3w Ex15: 拦光 24
o_#F,gze)S Ex16: 光阑与拦光 24
-LnNA`- Ex17: 拉曼增益器 25
S O#R5Mu2N Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
3;F+.{Icc Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
.~C[D
T+, Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
)*m#RqLQ8 Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
G?e\w+}Pj@ Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
qN@-H6D1= Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
*S?vw'n Ex24: 大气像差与自适应光学 31
F<Y> Ex24a: 大气像差 32
%gbvX^E? Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
9 C"d7-- Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
na0-v- Ex25: 地对空激光通讯系统 32
:&-j{8p- Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
|K11Woii Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
B4/\RC2 Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
Afao Fn+ Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
){M)0,: 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
,^m;[Dl7 Ex28: 相位阵列 35
WW.amv/[a Ex28a: 相位阵列 35
rE5q
BEh Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
Y5XhV;16 Ex29: 带有风切变的大气像差 35
e"u89acp Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
Lk8NjK6 Ex31: 热晕效应 36
+=JJ=F) Ex31a: 无热晕效应传输 37
JXNfE,_ Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
c%O8h Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
=.9uu F: Ex32: 相位共轭镜 37
>< r \ 5` Ex33: 稳定腔 38
;z3w#fN Mv Ex33a: 半共焦腔 38
w.9'TR Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
1^R:[L4R` Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
3w!,@=.q Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
j%TcW!D-_ Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
okSCM#&:[2 Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
=zX A0% Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
kA/V=xO< Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
s<`54o , Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
la X67Vjv Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
fo$A c Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
+1(L5Do} Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
U|YIu! ^ Ex33l: 谐振腔耦合 43
Wti?J.Csc Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
MET"s.v Ex34: 单向稳定腔 45
'du{ky Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
*(*3/P4D Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
qR>"r"Fq Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
~L3]Wa. Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
15L0B5(3 Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
$=rLs) Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
|-!
yKB Ex36: 有限差分传播函数 57
HyX:4f|]' Ex36a: FDP与软孔径 58
gsD 0N^ Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
9 ! 6\8 Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
lM W4SRk1C Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
")?N Cun> Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
|8< P%:*N Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
:f|X$>
b Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
, ^d!K(xb Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
)?D w) s5 Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
tMnwY' Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
TexSUtx@$ Ex38: 剪切干涉仪
cN] ]J 62
ZA! yw7~ Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
Or9`E( Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
x O gUX6n Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
@b, &b6V Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
{;[W'Lc Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
2ij /! Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
wg0hm#X Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
e |&}{JP{[ Ex46: 光束整形滤波器 68
WUesTA> Ex47: 增益片的建模 68
L^Q q[> Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
5J 0Sc Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
]%8f-_fS y Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
NIasce e Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
xw5LPz;B Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
oY$L Ex48: 倍频 70
``j8T[ g Ex49: 单模的倍频 71
7\e96+j|f Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
g\O&gNq<)- Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
v@KP~kp Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
XnCrxj Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
WI+ 5x Ex52: 锥像差 72
#FL\9RXy Ex53: 厄米高斯函数 74
MaX:o GF, Ex53a: 厄米高斯多项式 75
us,1:@a)a Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
P
O{1u%P Ex54: 拉盖尔函数 75
fvUD'sx Ex55: 远场中的散斑效应 75
$*Z Zh Ex56: F-P腔与相干光注入 75
*[MK{m Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
/Wqx@# Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
qp6*v& Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
Bt\z0*t=s Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
eJm7}\/6` Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
FYtf<C+ Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
_a e&@s1 Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
3{;W!/&> Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
d|, B* N(w Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
6-w'? G37 Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
01P ~K|s Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
QV@NA@;XZ Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
i$Sq.NU Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
dU 4G! Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
xO< $xx Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
E*F)jP,yo Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
DIU9Le Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
sivd@7r\Fa Ex60a: 对散焦的简单优化 80
t=;84lA Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
s?2DLXv}! Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
uv,_?x\' Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
.M$}.v Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
1>!wm 0;x Ex61: 对加速模型评估的优化 82
s, 8a1o Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
<e : 2DB& Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
^ld ?v Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
/ W,K% s] Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
O73 /2=1V Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
/0J1_g Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
/
hl:p Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
-q-/0d<l Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
}uTe(Rf Ex67a: 六边形透镜阵列 88
<%2A,
Vz" Ex67b: 矩形透镜阵列 88
JvZNr?_w% Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
gtBnP~zT\B Ex67d: 矩形柱透镜 88
p
FkqD U Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
rU {E} Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
jb~/>I^1 Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
%qM3IVPK)q Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
v .ftfL! Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
+cw;a]o^> Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
JBsHr%!i Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
mu(EmAoenQ Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
o~*5FN}%+l Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
$6c8<!B_ Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
Z{|U!tn Ex69c: 速率方程与单步骤 92
a^*@j :[ Ex69d:
半导体增益 92
{cNH| Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
Uv-x P(X Ex69f: 速率方程的数值举例 93
-cjwa-9
~ Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
#\[((y:q Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
.i7bI 2^ Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
_l`s}yC Ex69j: 稳态速率方程的解 93
@ Ik@1 Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
LZCziW Ex70: Udata命令的显示 93
u,d@ oF(= Ex71: 纹影系统 94
qGE? [\t[6 Ex72: 测试ABCD等价系统 94
}- Jw"|^W Ex73: 动态存储测试 95
`z =I}6){ Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
#NAlje( 7 Ex75: 锥面镜 95
`dYM+ jpa Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
"))G|+tz Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
r2EIhaGF; Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
?\ QEK Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
[>'P Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
=Of!1TR( 。。。。后续还有目录
b ;Vy=f 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
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