前言
`x$}~rP&)! _lPl)8k GLAD是由美国Applied Optics Research（AOR）公司开发的一款专业的物理
光学软件，特别适用于
激光领域各种光学现象的仿真和评估！软件的开发者George Lawrence教授长期在光学领域排名NO.1的美国亚利桑那州立大学任教，在物理光学特别是激光领域拥有三十多年的研究经验。目前GLAD软件已经被国内外众多研究机构和公司作为仿真评估工具广泛使用。
f'6qJk%J &O6;nJE I GLAD使用复振幅来描述光束，采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析，几乎能对所有类型的激光系统进行分析，或对物理
光学系统做完整的端-对-端的分析处理，还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。
FW)^O%2s GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。
LlA`QLe dD^_^'i GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种
透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟。
sb|3|J6= >! Ap/{2 为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能，熟悉GLAD的使用，本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读，希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。
/ }X suH 不当之处，敬请指正！
?Tc)f_a B}q cl8_rt 目录
-S,ir 前言 2
E]H 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
g/ l0}% 2、带有反射壁的空心波导 7
/;<e. 3、二元光学元件建模 14
we\b ] 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
~w 1{ zxs 5、大气像差与自适应光学 26
"6E1W,|{ 6、热晕效应 29
nI*(a: 7、部分相干光模拟 34
n=G>y7b 8、谐振腔的
优化设计 43
RUS7Z~5 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
9uw,-0*5 10、非稳环形腔模拟 53
D]pK=247 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
jA-5X?!In 12、体全息模拟 63
vfJ3idvo*w 13、利用全息图实现加密和解密 68
+e0dV_T_> 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
5:l *Ib:s7 15、拉曼放大器 80
EtR@ sJ< 16、瞬态拉曼效应 90
xxLgC;>[ 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
h\=p=M 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
]Z.<c$ 19、光学参量振荡器 109
f/0v'
Jt 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
+ q
#Xy0u 21、ZIG-ZAG放大器 122
}_a +X 22、多程放大器 133
hy$MV3LP 23、调Q激光器 153
c#{Y wh 24、
光纤耦合系统仿真 161
HzD> -f 25、相干增益模型 169
`R=a@DQ 26、谐振腔往返传输内的采样 181
23}BW_ m 27、光纤激光器 191
28T\@zi Jt-X mGULB GLAD案例索引手册
io t.E%G aCU7w5 目录
Gd30Be2gd U`b C>sCp 目 录 i
cg(QjH" 
;[TljcbS GLAD案例索引手册实物照片
1z})mfsh GLAD软件简介 1
%rpR-}j Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
(orrX E z Ex1a: 基本输入 2
93Mdp9v+i Ex1b: RTF命令文件 3
9RG\UbX)^| Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
r#_ 7]_3 Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
pu/m8
Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
`e'G.@ Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
.sd B3x Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
qDby!^ryc Ex3: 单位选择 7
-`zG_]=- Ex4: 变量、表达式和数值面 7
-"~L2f"? Ex5: 简单透镜与平面镜 7
)" (V*Z Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
*.kj]B oO Ex7: mirror/global命令 8
P$p@5 hl Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
sg3h i"Im Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
KI E k/]<H Ex8b: 离轴单抛物面 12
-Wl)Lez@ Ex8c: 椭圆反射镜 12
PHQ{-b?4t Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
:D"@6PC] Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
y#b;uDY Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
<A#5v\{.;~ Ex10: 宏、变量和udata命令 17
IXGW2z; Ex11: 共焦非稳腔 17
LQh^ ;
]^( Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
M*d- z Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
~?F K ; ( Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
-L@]I$Yo Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
wENzlXeOP Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
$z= 0[%L Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
@4;HC=~ Ex13: 相位像差 20
^Vag1 (hdq Ex13a: 各种像差的显示 21
)r ULT$;i@ Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
^ 4+r*YvcM Ex14: 光束拟合 23
T1l&B Ex15: 拦光 24
8ou e-:/a Ex16: 光阑与拦光 24
HDyQzCG, Ex17: 拉曼增益器 25
g93I + Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
N g58/}zO Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
6dF$?I& Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
<e'P%tG' Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
:FnOS<_B Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
6H0W`S0a Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
{5SfE$r Ex24: 大气像差与自适应光学 31
7nm}fT
z7 Ex24a: 大气像差 32
O4T'o. Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
mRCHrw?WG Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
!]yQ1@)*' Ex25: 地对空激光通讯系统 32
DYX-5~;! Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
YZ0en1ly Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
i#k-)N _$ Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
]x2Jpk99a Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
pP3U, n
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
x7f:F. Ex28: 相位阵列 35
KZ]r8 Ex28a: 相位阵列 35
Lj4&_b9 Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
6{Ks`Af Ex29: 带有风切变的大气像差 35
d5Qd' Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
n<E.Em1 Ex31: 热晕效应 36
M^uU4My Ex31a: 无热晕效应传输 37
=q w &dwIQ Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
T: U4:"
Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
=Ci13< KQ Ex32: 相位共轭镜 37
qh$X ^%g Ex33: 稳定腔 38
58J_ w X Ex33a: 半共焦腔 38
:.DI_XN` Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
A]j}' Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
g&bwtEZ Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
e[}],W Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
IdF$Ml#[h Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
Bq *[c=(2 Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
0vDg8i\ Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
@m?{80;uQ Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
R3?:\d{ Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
+lKrj\Xj Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
i *B:El1 Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
l]$40 j Ex33l: 谐振腔耦合 43
}C_|gd Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
QhCY}Q?X Ex34: 单向稳定腔 45
v{.\iIg N Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
o_O+u%y Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
)
o xIzF Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
E3f9<hm Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
P% Q@9kO> Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
-?5$ PH Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
l~['[Ub0) Ex36: 有限差分传播函数 57
?ql2wWsQO Ex36a: FDP与软孔径 58
n26>>N Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
kxh 5}eB Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
v
J-LPTB Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
,%Z&*n Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
H UkerV Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
C3)|<E Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
~0ooRUWU7 Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
Mn@$;\: Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
r4?b0&Xq Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
>t0%?wj)Y Ex38: 剪切干涉仪
+2Ql~w@$^l 62
d&u 7]<yDA Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
G'9{a' Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
's .~ $ Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
b_=8!Q. : Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
?q!FG( Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
# k9 < Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
O3Uh+gKQ Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
qg4fR' i Ex46: 光束整形滤波器 68
YjLe(+ WQ Ex47: 增益片的建模 68
U CRAw3= Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
-`Q}t g>cT Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
l{5O5%\, Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
Gs_qO)~xo Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
sa9fK Z'q Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
ej52AK7 Ex48: 倍频 70
j{;|g%5t Ex49: 单模的倍频 71
qo_]ZKL44 Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
Me/\z^pF Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
6/6Rah! Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
EZib1g&:R/ Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
[ @ 3 SfQ Ex52: 锥像差 72
h!e2
+4{4{ Ex53: 厄米高斯函数 74
9!}q {2j Ex53a: 厄米高斯多项式 75
Z>2]Xx%
\ Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
G o <' Ex54: 拉盖尔函数 75
6>,#
6{?jl Ex55: 远场中的散斑效应 75
v"RiPHLT Ex56: F-P腔与相干光注入 75
~;unpy m' Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
OJ/SYZ.r 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
*Hs*,}MS 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
CCq T tp Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
S;=_;&68? Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
2*u.3,aW Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
[M:S`{SbY Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
-;pOh;W G Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
,w 2WS\`% Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
@ B`Md3$7 Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
R#qI( V Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
O?ktWHUx Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
OVR?*"N_ Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
~Hmx Ek9 Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
%l7fR} Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
=yqHC<8: Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
V VuR+=.& Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
7> n"}8i Ex60a: 对散焦的简单优化 80
&U"X $aFc Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
c+2%rh1 Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
L.B~ax.|Z Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
~R.d PUr Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
Ld(NhB'7 Ex61: 对加速模型评估的优化 82
%0XvJF)s Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
Zw$
OKU Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
*)> do
L Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
5v9Vk` 3' Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
M35Ax],:^ Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
6 I |A- h Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
HY)ESU
! Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
'Kz9ygZy Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
(C S8(C4[ Ex67a: 六边形透镜阵列 88
SDBt @=Nl Ex67b: 矩形透镜阵列 88
8Xn!Kpa Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
; 7rv Ex67d: 矩形柱透镜 88
7=k^M, a Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
> I<PO.c! Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
$}tjS3klr Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
B?6QMC; Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
4# )6 .f~ Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
P5?<_x0v4b Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
Qn=$8!Qqa Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
s".HEP~]= Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
1`-r#-M GG Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
NL!9U,h5| Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
Gv~p Ex69c: 速率方程与单步骤 92
z~N a-N Ex69d:
半导体增益 92
Q_O*oT(0 Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
nvyB/ Ex69f: 速率方程的数值举例 93
T20VX 8gX Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
r:9gf?(& Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
$j*Qo/x d Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
g1|w? pI1 Ex69j: 稳态速率方程的解 93
%Kto.Xq Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
DWf$X1M Ex70: Udata命令的显示 93
5 DFZ ^~ Ex71: 纹影系统 94
<z) E (J\ Ex72: 测试ABCD等价系统 94
W`L!N& fB Ex73: 动态存储测试 95
`\b+[Nes Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
3f&|h^\nD Ex75: 锥面镜 95
NP_?f%( Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
: F9|&q-W, Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
'6S %9ahE Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
lhPGE_\ Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
)2.)3w1_4 Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
@8gEH+r 。。。。后续还有目录
^:cRp9l"7 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
}5b M1h#z |~e?,[-2`r 
