前言
j3gDGw; A&Y5z[p 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。
*MP.YI:h + $h GLAD使用复振幅来描述光束，采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析，几乎能对所有类型的激光系统进行分析，或对物理
光学系统做完整的端-对-端的分析处理，还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。
*l+#<5x GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。
# Wk=y? sn Smr{+m a GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种
透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟。
[3 Pp
NCY CM;b_E)9)f 为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能，熟悉GLAD的使用，本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读，希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。
K~N$s "Qx 不当之处，敬请指正！
,/42^|=Z6O 9R50,l s E EB~]6.1 目录
@5Xo2}o-Q 前言 2
\N,ox(f?gW 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
l~c[} wv 2、带有反射壁的空心波导 7
C=: <[_m` 3、二元光学元件建模 14
&X=7b@r 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
szI7 I$Qb 5、大气像差与自适应光学 26
Dac)`/ 6、热晕效应 29
XKoY!Y\ 7、部分相干光模拟 34
6 ':iW~i I 8、谐振腔的
优化设计 43
a.Ho>(V/4 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
3k Ci5C 10、非稳环形腔模拟 53
'7Gv_G_ 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
qJhsMo2IH 12、体全息模拟 63
t" .Ytz> 13、利用全息图实现加密和解密 68
a`xq
h2P 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
=Zd(<&B K 15、拉曼放大器 80
|>.Q U3 16、瞬态拉曼效应 90
yvAO"43 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
MdHm%Vx 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
SmRlZ! %e 19、光学参量振荡器 109
_ yg_?GH 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
t]/eCsR 21、ZIG-ZAG放大器 122
3H,E8> Vd 22、多程放大器 133
+r:g }iR 23、调Q激光器 153
p"g|]@m 24、
光纤耦合系统仿真 161
}>A
q<1% 25、相干增益模型 169
.iXN~*+g 26、谐振腔往返传输内的采样 181
]c.w+< 27、光纤激光器 191
Ei;tfB y.r N ( GLAD案例索引手册
IGlR,tw_/ )!T~l(g 目录
| Splbs k $ghZ<Y2}9 目 录 i
Y
G+|r 
f6Qr0Op GLAD案例索引手册实物照片
!`DRJ)h GLAD软件简介 1
ys[Li.s: Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
-d ntV= Ex1a: 基本输入 2
9d(\/
7 Ex1b: RTF命令文件 3
9!FX *} dC Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
>Vuvbo Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
m,l/ =M Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
9&6j u L Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
jc^QWK*q Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
1b,a3w(:1 Ex3: 单位选择 7
0-.
d{P Ex4: 变量、表达式和数值面 7
1W^h PY Ex5: 简单透镜与平面镜 7
B9v>="F Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
|3H+b, M5 Ex7: mirror/global命令 8
1+l 8%G=hB Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
Dk1& <} I Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
u
v%Q5O4 Ex8b: 离轴单抛物面 12
$( h T{C,K Ex8c: 椭圆反射镜 12
0-2|(9
Kc Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
*Gsj pNr- Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
5]xuU.w' Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
7|rH9Bc{U Ex10: 宏、变量和udata命令 17
3h@] cWp Ex11: 共焦非稳腔 17
RNg?o [S Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
Lvk}% ,S8t Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
nJD GNm, Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
y s_2?uv Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
Y.:R -|W Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
Z;0~f <e%
Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
U& ?hG> Ex13: 相位像差 20
h I[}
- Ex13a: 各种像差的显示 21
2RiJ m" Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
i"{O~[ Ex14: 光束拟合 23
c-Lz luWi Ex15: 拦光 24
?gH[la Ex16: 光阑与拦光 24
hor7~u+ Ex17: 拉曼增益器 25
fF Q|dE;cF Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
7"(!]+BW!O Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
.)Tj}Im2p Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
53 Adic Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
B2`S0 H Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
}
ueFy<F Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
9zaN fs Ex24: 大气像差与自适应光学 31
R @e'=z[%1 Ex24a: 大气像差 32
H]TdW;ZbZ Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
@gUp9ZwtH Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
m</m9h8 Ex25: 地对空激光通讯系统 32
{ U4!sJSl1 Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
UwN V vo Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
2u{~3 5 Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
b R\7j+*& Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
Hv,|XE@Y Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
Qg> NJ\*Q Ex28: 相位阵列 35
Psb !Z( Ex28a: 相位阵列 35
ggso9ZlLu+ Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
uvys>]+ Ex29: 带有风切变的大气像差 35
UG| /Px ] Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
PKm|?kn{0( Ex31: 热晕效应 36
W.wPy @yi Ex31a: 无热晕效应传输 37
F^!D[:;jK Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
| dQ>)_ Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
ep>!jMhJa Ex32: 相位共轭镜 37
^FCXcn9 Ex33: 稳定腔 38
Ky3mz w| Ex33a: 半共焦腔 38
01kRe Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
-V$|t< Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
UQVL)-Z Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
Ee>VA_ss Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
H MOIUd Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
O\}C`CiC Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
+Y;P*U}Qg[ Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
#^FM~5KK Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
- t-f&`S|| Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
"Ih 3 Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
\!KE_7HRu Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
w,|@e _|J Ex33l: 谐振腔耦合 43
z/?* h Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
iTxWXij Ex34: 单向稳定腔 45
mF ~T?L" Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
'|yx B') Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
,BdObx Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
}D1x%L Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
6)[moR{N1 Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
%G?@Hye3 Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
j?T 'N:Qd Ex36: 有限差分传播函数 57
Pgt Lyzc Ex36a: FDP与软孔径 58
c~|(j \FI Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
[@$ SLl^Y Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
$<*) 5|6 Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
X4 !9 3 Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
D]]e6gF$e Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
lZzW-
%K Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
y4\X~5kU Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
$q! A1Fgk0 Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
e=]SIR()` Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
HG"ZN)~ Ex38: 剪切干涉仪
dJuy Jl$* 62
Jv~R/qaaD Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
_| ~Dj)z Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
"&L8d(ZuA Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
KpN]9d Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
@52#ZWy Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
`
w;Wud'*< Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
Lg4|6.Ez|P Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
*F$@!ByV Ex46: 光束整形滤波器 68
jN6V`Wh_ Ex47: 增益片的建模 68
Q O@86{u#Y Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
rfV'EjiM} Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
7cc^n\c?Y Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
(Cr
Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
YNr5*P1 Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
@&T' h}|: Ex48: 倍频 70
lHiWzt
u Ex49: 单模的倍频 71
bRo<~ rp% Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
r3V1l8MV Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
e;i 6C%DB Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
}L0
[ Jo: Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
z|s(D<*w Ex52: 锥像差 72
pPL=(9d Ex53: 厄米高斯函数 74
SIK:0>yK" Ex53a: 厄米高斯多项式 75
eKLvBa-{@ Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
xMbgBx4+ Ex54: 拉盖尔函数 75
V
x#M!os0 Ex55: 远场中的散斑效应 75
lxd{T3L U Ex56: F-P腔与相干光注入 75
$Sc _E:`] Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
D5gj*/" 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
o
Mz{j: 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
[ G 9Pb) Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
2poo@]M/ Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
Na@bXcz ) Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
)\]) ?q61 Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
y&(#C:N Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
#7;?Ls Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
AojL4H| Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
)at:Xm<s Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
\.2i?<BC Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
i]n2\v AG Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
re*Zs}(N\ Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
<zCWLj3 Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
GR|\OJ<2 Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
B/X$ZQ0 Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
$SQ$2\iC Ex60a: 对散焦的简单优化 80
##mZ97>$ Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
yjT>bu]
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
aiPm.h> Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
ti61&)( Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
&G2&OFAr]q Ex61: 对加速模型评估的优化 82
1$RJzHS Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
&~2m@X(o Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
:E}y
Pcw Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
!<TkX/O Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
]x)!Kd2> Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
Hn >VPz+I Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
aV5M}: D Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
FS}b9sQ) Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
Oj-\ Ex67a: 六边形透镜阵列 88
lEl.'X$ Ex67b: 矩形透镜阵列 88
bci]"uzB
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
"R5G^-<h p Ex67d: 矩形柱透镜 88
gaN/
k p Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
UIDeMz Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
*AV%= Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
C u` Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
]Y?Y$> Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
)W= O~g Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
OPN \{<`*d Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
M|c_P)7ym Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
A6[FH \f Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
R's NMWM Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
2|x
!~e. Ex69c: 速率方程与单步骤 92
^g4Gw6q 6 Ex69d:
半导体增益 92
(Y'c xwj% Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
z&Q fZs Ex69f: 速率方程的数值举例 93
H W]?%9a Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
*rTg>) Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
MWme3u)D Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
WowT!0$ Ex69j: 稳态速率方程的解 93
#czTX%+9(e Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
t Cb34Wpf Ex70: Udata命令的显示 93
(s&:D`e Ex71: 纹影系统 94
,c"J[$i$ Ex72: 测试ABCD等价系统 94
bN-!& T d Ex73: 动态存储测试 95
!Ew
ff|v" Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
f I=G>[ Ex75: 锥面镜 95
.X%J}c $ Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
;N#}3lpLqg Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
9h|6"6 Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
msxt'-$M Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
`Pc6
G*p Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
W8 S sv 。。。。后续还有目录
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