前言
'i:S=E
F BD2Gv )?g 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。
Owz>g4l
r Z6fR2A~Q[ 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。
*RD< *l 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。
'$h 0l-mQ 4Q (w
D 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。
\2 Yo*jE} RveEA/&& 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。
/u~L3Cp( 不当之处，敬请指正！
g?rK&UTU C]a iu 8;i'dF:) 目录
af_b G; 前言 2
" lA8CA 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
'tDVSj 2、带有反射壁的空心波导 7
!-Uq# Ea0/ 3、二元光学元件建模 14
F%I*m^7d 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
$Yj4&Two< 5、大气像差与自适应光学 26
, }B{) 6、热晕效应 29
PNpH)'C| 7、部分相干光模拟 34
LHMA-0$ ?) 8、谐振腔的
优化设计 43
9gFfbvd 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
eB_ M *+^ 10、非稳环形腔模拟 53
s+9b. 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
_| >bOI 12、体全息模拟 63
4oPr|OKj{* 13、利用全息图实现加密和解密 68
>mMmc!u>G 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
:0% $u>;O: 15、拉曼放大器 80
uA%c ie 16、瞬态拉曼效应 90
<3 I0$?xL 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
i9^m;Y)^I 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
Zr|\T7w 3 19、光学参量振荡器 109
oz'^.+uv E 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
m^;A]0h+ 21、ZIG-ZAG放大器 122
*#Iqz9X.Y3 22、多程放大器 133
gmCB4MO 23、调Q激光器 153
Ym
wb2]M 24、
光纤耦合系统仿真 161
SJO ^.[ 25、相干增益模型 169
4Y{ &y6 26、谐振腔往返传输内的采样 181
a;v;% rs 27、光纤激光器 191
i%otvDn1 qb PC5v GLAD案例索引手册
15cgmZs S -v~XS-F 目录
!}J19]\ w V"C ,*V 目 录 i
7jPn6uz>w 
l)qGG$7$ GLAD案例索引手册实物照片
aFDCVm%U| GLAD软件简介 1
pbNW
l/|4 Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
zf A"xD Ex1a: 基本输入 2
g?9%_&/})A Ex1b: RTF命令文件 3
~p$ncIr2Q Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
An=Q`Uxt/ Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
u\@ L|rh Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
A[ N>T\ Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
Zo wPga Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
E akS(Q? Ex3: 单位选择 7
?sbM= oo Ex4: 变量、表达式和数值面 7
l?zWi[Zf Ex5: 简单透镜与平面镜 7
{ud^+I& Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
(^= Hq'D Ex7: mirror/global命令 8
MJ~)CiKgN Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
V2*m/JyeB Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
3L% g2` Ex8b: 离轴单抛物面 12
o88Dz}a Ex8c: 椭圆反射镜 12
23gJD8i8 Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
]]_H| tO Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
D;OR?NdgvW Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
} bEu+bZ Ex10: 宏、变量和udata命令 17
Z q> }SR Ex11: 共焦非稳腔 17
ppPzI, Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
6| {uZN z Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
g# <M/qn Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
-O>*`
O>M Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
W'M\DKJ? Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
U4,hEnJBT Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
-~imxPmZ Ex13: 相位像差 20
g bwg3$!9 Ex13a: 各种像差的显示 21
b}jLI_R{ Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
f>C|qDmT Ex14: 光束拟合 23
IP+1 :M Ex15: 拦光 24
h}$]3/5H Ex16: 光阑与拦光 24
d ^jIsE ` Ex17: 拉曼增益器 25
1Qgd^o:d Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
1~Z Kpvu Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
POvpaPAZ< Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
}lt]]094, Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
.
G ~,h Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
Ss{
Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
E b=;D1)y] Ex24: 大气像差与自适应光学 31
}V
% b Ex24a: 大气像差 32
Y&_1U/}h Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
O5p]E7/e Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
P 1m PC Ex25: 地对空激光通讯系统 32
r&-I r3[ Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
vH^^QI:em Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
7<VfE`Q3 Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
S+C^7# lT Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
1eDc:!^ SD 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
))>)qav Ex28: 相位阵列 35
$\@yH^hL Ex28a: 相位阵列 35
>}ozEX6c2 Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
+kTa>U< ? Ex29: 带有风切变的大气像差 35
RU'DUf Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
4c=oAL Ex31: 热晕效应 36
^R4eW|H Ex31a: 无热晕效应传输 37
u!D SyHR
' Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
#/9(^6f : Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
_"`U.!3* Ex32: 相位共轭镜 37
4r [T pb Ex33: 稳定腔 38
` -N&cc Ex33a: 半共焦腔 38
{G%!M+n< Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
fE/8;v!= Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
V
F'!
OPN Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
&p$SFH?s Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
#YSUPO% F Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
< &'r_m Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
[\&Mo]"0 Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
]-aeoa# Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
<`q|6XWL Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
0Fh*8a }?b Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
bMD't eJ Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
5i$~1ZC Ex33l: 谐振腔耦合 43
g ~@0p7]Y Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
5yQv(<~*G Ex34: 单向稳定腔 45
WLW E%b DP Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
pstQithS Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
r\"O8\ Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
O/\jkF Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
X?.bE!3= Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
gH0B[w ] Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
QW f)5S Ex36: 有限差分传播函数 57
h tn2` Ex36a: FDP与软孔径 58
^ F~e?^s Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
`B6{y9J6 Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
0 n,5"B Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
q $`:/ ehw Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
8Db~OYVJG Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
b~b(Ed{r Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
HJ5m5':a Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
Co19^g* Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
9hT^Y,c0 Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
h& (@gU`A Ex38: 剪切干涉仪
g}3c r . 62
v mOXB#7W Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
)B*?se]LJ Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
}FMl4 _}u Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
vd /_`l.D Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
ZZE Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
fwAN9zs Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
%MP s}B Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
&U xN.vl Ex46: 光束整形滤波器 68
p^YE"2 - Ex47: 增益片的建模 68
;.W 0Aa Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
Xt= & Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
nHKEtKDd Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
}C7tlA8,7 Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
dtM@iDljj Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
_T5~B"* Ex48: 倍频 70
#K! Df%,< Ex49: 单模的倍频 71
''BP4=r5 n Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
&F'v_9 Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
OqBw&zm Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
:/%Vpdd@ Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
o Ayk Ex52: 锥像差 72
q 8=u.T Ex53: 厄米高斯函数 74
Uzb"$Ue4 Ex53a: 厄米高斯多项式 75
[l #WS Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
E}@8sY L Ex54: 拉盖尔函数 75
yekIw Ex55: 远场中的散斑效应 75
"}SER C7 Ex56: F-P腔与相干光注入 75
v[a#>!; s Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
<YeF?$S} Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
FYcMvY Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
N@Mea O Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
pXFNK " jm Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
qfSoF| Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
2hJ{+E.m Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
HnP ;1Gi Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
b=|&0B$E Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
NNl/'ge <\ Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
7-o=E = Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
Etu>z+P! Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
^ Nsl5 Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
CY>NU Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
5GJ0E Z'X Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
R ^B2J+O Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
==XP}w)m Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
" DlC vjc Ex60a: 对散焦的简单优化 80
)b%c]! Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
q6Q=Zo@ Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
u4<r$[]V Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
q5vs;,_
| Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
R NA03 Ex61: 对加速模型评估的优化 82
L|q<B p z Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
0[1 !K&(L Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
/XSPVc< Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
?J~JQe42 Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
L\Jl'r| Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
@^` <iTK&p Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
QhGg^h%6 Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
HQ
s)T Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
*(vq-IE\$ Ex67a: 六边形透镜阵列 88
`>sqP aD Ex67b: 矩形透镜阵列 88
'd t}i< Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
O h" ^ Ex67d: 矩形柱透镜 88
,{Ab=xV Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
\W}EyA Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
+uLo~GdbE Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
i 52R, hz Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
ob a*w; Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
"T&uS1+=c Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
@qC:% | > Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
0wkLM-lN Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
n21$57`4 Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
xF/D YXC{8 Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
NZTYT \7 Ex69c: 速率方程与单步骤 92
y[|g!9Rp Ex69d:
半导体增益 92
t3GK{X Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
Pu^~]^W) Ex69f: 速率方程的数值举例 93
*(`. h\+ Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
epbp9[` Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
>o} ati Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
lBn*G&(P Ex69j: 稳态速率方程的解 93
]T51;j'48 Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
O2,g] t~C Ex70: Udata命令的显示 93
<!N;(nZ9}O Ex71: 纹影系统 94
gr? pvf!I Ex72: 测试ABCD等价系统 94
2wBU @T1 Ex73: 动态存储测试 95
7[H`;l Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
/K! ,^Xn Ex75: 锥面镜 95
{T.Vu]L80 Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
~1'468 Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
Yy)a,clZ*$ Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
"? {yVu~9 Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
PbPP1G') Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
668bJ.M\O 。。。。后续还有目录
nwo!A3w: 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
I.u,f:Fl' 0tqR wKL
