前言
U&])ow): PVlC j 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。
PZqp;!:xz lG'D/# 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。
+`Q]p " G 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。
iZfZF *w*K&$g 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。
QK6_dIvDz t adeG 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+%/ |! 不当之处，敬请指正！
O-V] I0 9:@Xz5 2! ,ndLA 目录
[XI : Yf 前言 2
0;><@{' 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
?sdSi-- 2、带有反射壁的空心波导 7
lq_ UCCnv5 3、二元光学元件建模 14
auAz>6L 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
D1-/#QN$1 5、大气像差与自适应光学 26
M&/4SVBF 6、热晕效应 29
._tEDY/1m 7、部分相干光模拟 34
<t(H+ykh 8、谐振腔的
优化设计 43
akr2Os 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
mB>0$l y 10、非稳环形腔模拟 53
s(fkb7W,gO 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
R7(XDX=[ s 12、体全息模拟 63
[ Lji LKW 13、利用全息图实现加密和解密 68
wg0 _J<y] 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
pJ8F+`* 15、拉曼放大器 80
|g}r 16、瞬态拉曼效应 90
azIhp{rH w 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
NbU4|O i 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
&aIFtlC 19、光学参量振荡器 109
J#Y0R"fo 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
# A4WFZ 21、ZIG-ZAG放大器 122
f9#srIx+ 22、多程放大器 133
L3 oL>r'| 23、调Q激光器 153
$S<B\\
% 24、
光纤耦合系统仿真 161
,}W| cm> 25、相干增益模型 169
<& PU%^Ha 26、谐振腔往返传输内的采样 181
x f{`uHa8 27、光纤激光器 191
B <BS^wa U &@@PJ!& GLAD案例索引手册
z@e(y@ \='LR!_ 目录
D~"a" Dom]w.W5 目 录 i
pJe!~eyHm 
d:>^]5cE& GLAD案例索引手册实物照片
0U% tjYk( GLAD软件简介 1
zMp vS rc Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
)=gU~UV Ex1a: 基本输入 2
y7h^_D+Ce Ex1b: RTF命令文件 3
L9e<hRZ$ Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
/PSXuVtu5 Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
-?#iPvk6 Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
|)>+&
xk Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
36co 'a4, Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
bR~Xog Ex3: 单位选择 7
kw z6SObQ Ex4: 变量、表达式和数值面 7
c0e[vrP: Ex5: 简单透镜与平面镜 7
,OwTi:yDr Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
MXl_ {8 Ex7: mirror/global命令 8
ML|?H1m> Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
B2$cY;LH Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
.53 M! Ex8b: 离轴单抛物面 12
|;|r[aU Ex8c: 椭圆反射镜 12
P4yUm(@ Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
g?xXX
/Qe Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
aO}hE 2] Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
^NX;z c Ex10: 宏、变量和udata命令 17
1!)'dL0mI Ex11: 共焦非稳腔 17
J?#vL\8 Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
M]Vi]s Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
*[
0,QEy Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
3r[F1z2B Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
a(yWIgD\\ Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
go=xx.WJ Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
#w5%^ HwO Ex13: 相位像差 20
sb VEA Ex13a: 各种像差的显示 21
&Hf%Va[B Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
;TDvk ]: Ex14: 光束拟合 23
l%Ke>9C Ex15: 拦光 24
X4\T=Q?uLx Ex16: 光阑与拦光 24
aUa+]H[ Ex17: 拉曼增益器 25
Qh8pOUD0l} Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
T[e+iv<8j Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
h FycSu Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
/YPG_,lRA Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
k9 H}nP$F Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
$$p +~X Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
POl-S<QV Ex24: 大气像差与自适应光学 31
/oEDA^qx Ex24a: 大气像差 32
$; _{|{Yj Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
ZR=i*y Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
%}N01P|X> Ex25: 地对空激光通讯系统 32
a(fiW%eFb Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
dzbbFvG Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
c^H#[<6p Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
Cz 5U Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
C a ED(0 Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
.#tA .%
Ex28: 相位阵列 35
K ~-V([tWg Ex28a: 相位阵列 35
9i_@3OVl Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
>2K'!@ ~' Ex29: 带有风切变的大气像差 35
L f a&JKd Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
tr0kTW$Ad Ex31: 热晕效应 36
9+ve0P7$ Ex31a: 无热晕效应传输 37
\N|}V.r Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
Hxac#(,7 Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
8N j} Ex32: 相位共轭镜 37
OUN~7]OD% Ex33: 稳定腔 38
46l *u i_ Ex33a: 半共焦腔 38
$u,A/7\s Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
qD"~5vtLqQ Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
@$ p6w Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
{='wGx Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
.8'uIA{_2 Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
N1y,~Z Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
1=>b\"P#E Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
I%[Tosud< Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
07(LLhk@d Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
2C"i2/NH' Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
'>bn94$ Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
iSX:H; Ex33l: 谐振腔耦合 43
fK(:vwh Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
.;bU["fn) Ex34: 单向稳定腔 45
!p36OEx Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
eln$,zK/b Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
L1 k Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
3-;<G Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
x>K,{{B)X Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
qgWsf-di= Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
GX.a!XQ@! Ex36: 有限差分传播函数 57
p@DVy2,EY Ex36a: FDP与软孔径 58
a|dgK+[ Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
~S
:8M<aB Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
u
XZ ;K. Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
kyYU 1gfh Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
]w -W Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
\:JY[s/ Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
|a\,([aU Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
]E.FBGT Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
.[:WMCc\ Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
_S &6XNV Ex38: 剪切干涉仪
H- m).^ 62
1]8Hpd Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
51AA,"2[_ Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
%vG;'_gM B Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
YWANBM(v+ Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
X2np.9hie Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
}LWrtmc Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
Vd)
%qw Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
"x:- #2+h Ex46: 光束整形滤波器 68
"KC3+:tm Ex47: 增益片的建模 68
?WS.RB e2 Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
us:v/W TQ Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
4q@[k: ' Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
QS,_= <
( Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
~( rZ) Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
E%f!SD Ex48: 倍频 70
#7J3,EV Ex49: 单模的倍频 71
&MONg=s3 Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
+&1#ob"6lq Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
0J5$
Yw1'F Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
5VN~?# K Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
QNcl Ex52: 锥像差 72
`RqV\ 6G+ Ex53: 厄米高斯函数 74
W,t`DMC Ex53a: 厄米高斯多项式 75
$nf
% <Q Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
8rz ,MsFR Ex54: 拉盖尔函数 75
TPZ^hL>ao Ex55: 远场中的散斑效应 75
gp {Z]{io Ex56: F-P腔与相干光注入 75
yzG BGC Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
aMgg[g9>t Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
0|rdI,z Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
_z"\3hZ Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
EiA_9%< Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
BJZGQrsz Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
w - wJhc| Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
l2LO,j} Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
) d=&X|S> Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
SR/
"{\C Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
m O0#xY_z Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
~~,#<g[ Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
5XNFu C9E Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
aU] nh. a Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
#t ">tL Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
{\k:?w4 Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
(rf8"T!" Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
vrsOA@ee3H Ex60a: 对散焦的简单优化 80
lYr W"(2 Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
yMb.~A^$J Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
':T"nORC Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
7<F{a"5P Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
YQ}IE[J} v Ex61: 对加速模型评估的优化 82
= XUt?5 Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
QnH~'
k Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
yjChnp
Cc Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
j&,%v+x Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
GYri\ <[ Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
)-LS n Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
wpJfP_ H Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
*3y:Wv T> Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
I}/-zyx>= Ex67a: 六边形透镜阵列 88
pW2-RHGJY Ex67b: 矩形透镜阵列 88
@0%^\Qf2 Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
"Ze<dB#,Y Ex67d: 矩形柱透镜 88
-$j|&l Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
Io)@u~y z Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
]1KF3$n0 Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
TSP#.QY Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
(w,
Gv-S Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
h&t9CpTfeJ Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
^:m7Qd?Z[ Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
N1z:9=(I Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
<o_(,,P% Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
f.u+({"ql Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
^WIGd"^ Ex69c: 速率方程与单步骤 92
z _ia3k< Ex69d:
半导体增益 92
+C9 l7 q Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
}tH6E Ex69f: 速率方程的数值举例 93
O8w|!$Q. Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
Z|$OPML X Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
C?VNkBJ>\ Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
t9m08K:Y Ex69j: 稳态速率方程的解 93
X\LiV{c Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
M!b" c4|< Ex70: Udata命令的显示 93
Q|:qs\6q5 Ex71: 纹影系统 94
!5[5l!{x Ex72: 测试ABCD等价系统 94
SH M@H93 Ex73: 动态存储测试 95
R9lb<` Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
ioS(;2F Ex75: 锥面镜 95
;_= +h,n Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
8Ir
= @ Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
Ln5g"g8gb% Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
5Qgh \ 4 Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
.Zv uhOn^ Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
\#)w$ O 。。。。后续还有目录
A"~4|`W 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
G^/8lIj :B] yreg 
