前言
k+qxx5 { 9)2 kjBeb 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。
/L |$*
Xj w(/#isC GLAD使用复振幅来描述光束，采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析，几乎能对所有类型的激光系统进行分析，或对物理
光学系统做完整的端-对-端的分析处理，还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。
DNTkv_S GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。
5 @ c/,6l bzj9U>eY GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种
透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟。
B :5N Ia (S<Z @y+d 为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能，熟悉GLAD的使用，本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读，希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。
1 0.u 不当之处，敬请指正！
B"; >zF Z:_ wE62' MC\rx=cR\ 目录
xbUL./uj 前言 2
%3S Bs*? 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
V%|CCrR 2、带有反射壁的空心波导 7
ahJ -T@ 3、二元光学元件建模 14
4DLp +6zP 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
v$n J$M&k 5、大气像差与自适应光学 26
oY
NIJXln 6、热晕效应 29
6> L) 7、部分相干光模拟 34
v H[G#A~ 4 8、谐振腔的
优化设计 43
_Fc :<Ym? 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
nf%"7 y{dd 10、非稳环形腔模拟 53
>{ /As][ 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
$nf5bo/; 12、体全息模拟 63
%1JN% 13、利用全息图实现加密和解密 68
\}:R G^*m 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
*HC[LM 15、拉曼放大器 80
[nYm -\M 16、瞬态拉曼效应 90
n7EG%q6m+ 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
fC4#b?Q 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
27"M]17) 19、光学参量振荡器 109
--D&a;CO} 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
B m e_# 21、ZIG-ZAG放大器 122
9sQ #v-+Yx 22、多程放大器 133
W ~W `fm 23、调Q激光器 153
\Ei(HmEU 24、
光纤耦合系统仿真 161
At t~N TL 25、相干增益模型 169
Q85Y6', 26、谐振腔往返传输内的采样 181
j:Y1 27、光纤激光器 191
'nx";[6( n "J+? ~9 GLAD案例索引手册
+KcD Y1[ 31cC* 目录
%B#(d)T*- b'5]o 目 录 i
isF
jJPe 
&x
mYp Q GLAD案例索引手册实物照片
:6T 8\W GLAD软件简介 1
kO)+%'L!8 Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
~ ZxFL$<'3 Ex1a: 基本输入 2
<w1# 3Mu' Ex1b: RTF命令文件 3
P&g.%8b~84 Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
U%PII>s'# Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
C@P4}X0,= Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
s7
K](T4 Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
<T^:`p/]4 Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
hQFF%xl Ex3: 单位选择 7
*LA2@9l Ex4: 变量、表达式和数值面 7
/c4@QbB Ex5: 简单透镜与平面镜 7
)@hG #KMK Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
QBD\2VR Ex7: mirror/global命令 8
}#bX{?f Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
MJ% gF=$X Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
:~PzTUz Ex8b: 离轴单抛物面 12
Vi:<W0: Ex8c: 椭圆反射镜 12
w(6(Fze Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
WGC'k
s ^ Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
CS\ E]f Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
0*4h}t9j Ex10: 宏、变量和udata命令 17
*z3wm-z1& Ex11: 共焦非稳腔 17
}i\U,mH0_& Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
:enmMB#% Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
>cdxe3I\ Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
wJ}9(>id* Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
C HGV1X, Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
j~#nJI5] Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
;*AK eI2 Ex13: 相位像差 20
]ysEj3 Ex13a: 各种像差的显示 21
lDU@Q(V#}< Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
]A#K ;AW{U Ex14: 光束拟合 23
I `I+7~t Ex15: 拦光 24
9|K3xH Ex16: 光阑与拦光 24
%9HL " Ex17: 拉曼增益器 25
; 5.S" Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
]N#%exBVo Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
4r+s"
| Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
] hC6PKJU Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
id=:J7!QU Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
7wA.:$ Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
R>CIE L Ex24: 大气像差与自适应光学 31
K:_5#!*^98 Ex24a: 大气像差 32
m,1Hlp Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
2 g ` <*u* Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
]$=\zL Ex25: 地对空激光通讯系统 32
R>#BJ^>= Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
wusj;v4C4M Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
%@Ow.7z h Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
(7k}ysc Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
nS$_VJ]~ 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
[ ]#>r
k~ Ex28: 相位阵列 35
?ZS /`P0}[ Ex28a: 相位阵列 35
M7x*LiKc2 Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
jVxX! V Ex29: 带有风切变的大气像差 35
%+F%C=GqI Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
%c`P`~sp Ex31: 热晕效应 36
m&&Y=2 Ex31a: 无热晕效应传输 37
W81 dLeTZg Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
i7#PYt Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
,!i!q[YkL9 Ex32: 相位共轭镜 37
O3];1ud Ex33: 稳定腔 38
M0$wTmX M Ex33a: 半共焦腔 38
.9'bi#:Cw Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
|9& bkojo Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
$?FA7=_ Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
AJWV#J%nB Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
>$ok3-tuU Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
iI
4X M>`a Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
Kx<T;iJ} Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
)o [Jxu' Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
*ke9/hO1i Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
wSGW_{;- Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
.`;
bQh'! Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
qbZY[Q+F Ex33l: 谐振腔耦合 43
Mb
+ Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
T x
6\ Ex34: 单向稳定腔 45
NBaXfWh Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
+61h!/<W Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
3`%U)gCT5 Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
C(jUM !m Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
2"IsNbWV Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
E2 %{?o Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
2n3g!M6~ Ex36: 有限差分传播函数 57
. C Y ;- Ex36a: FDP与软孔径 58
5<=ktA48[ Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
j7u\.xu9 Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
6f^q >YP Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
23_\UTM}1 Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
1*vt\,G Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
Du7DMo= l Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
x |0@T ? Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
K2gg"#ft? Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
z pV+W-j] Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
c!20(( 2|I Ex38: 剪切干涉仪
xmp^`^v* 62
oy<
q;' Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
lAZ n0EU Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
3`3`iN!8\@ Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
A!n)Fpk
Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
azT@S=, Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
ZBcT@hxm Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
x= jS=3$8 Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
gPYF2m Ex46: 光束整形滤波器 68
?V >{3 Ex47: 增益片的建模 68
8*[Q{:'. Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
rV6SN. Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
1 ^q~NYTK Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
aNxq_pRb Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
}
0^wJs Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
WAWy 3 i Ex48: 倍频 70
WiBO8N,%` Ex49: 单模的倍频 71
B!iz=+RNC1 Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
530Z>q Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
8<X,6 Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
QT[yw6Z Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
?Gr2@,jlD Ex52: 锥像差 72
PY{])z3N Ex53: 厄米高斯函数 74
cZd{K[fuK Ex53a: 厄米高斯多项式 75
.e|VW) Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
"1X@t'H38 Ex54: 拉盖尔函数 75
;E0aTV)Zp Ex55: 远场中的散斑效应 75
[fl x/E Ex56: F-P腔与相干光注入 75
C_q@ixF{ Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
n(.U>_
P Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
,]* MI" Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
AQR/nWwx Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
s4uYp Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
p;k7\7 Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
[l %6wIP&{ Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
Ed$; #4 Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
$CgR~D2G Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
Bk)*Z/1<x Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
Tu*"+*r>s Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
hNWZ1r~_ Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
AFN"#M Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
{=)g?!zC Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
ICxj $b Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
!\RBOdw C Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
Q`* v|Lp Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
3|qT.QR`Z Ex60a: 对散焦的简单优化 80
\ =(r6X Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
kl/eJN'S Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
`N.^+Mvx- Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
$ &III Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
ZT'VF~ Ex61: 对加速模型评估的优化 82
m?4L>' Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
dd&n>A3O= Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
7>sNjOt@M Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
Rx,Qw> # Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
E!_mXjlPc Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
Q^c)T>OAI Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
-o`Eka!ELz Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
+^0Q~>=VD Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
TcjTF|q> Ex67a: 六边形透镜阵列 88
^}>Ie03m50 Ex67b: 矩形透镜阵列 88
l]wjH5mz=i Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
~,jBm^4 Ex67d: 矩形柱透镜 88
P_{jZ}y( Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
g4"0:^ / Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
VGDds Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
[ h;&r" 1 Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
hnf7Q l} Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
m5w ZS>@ Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
6~#$bp^- Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
qT}AY.O%^ Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
%DqPRl.Gu Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
Nd] w I|> Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
KOqp@K$ Ex69c: 速率方程与单步骤 92
N~/D| ?P~2 Ex69d:
半导体增益 92
miCW(mbO8 Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
C>bd
HB 7 Ex69f: 速率方程的数值举例 93
ZM$}Xy\9 Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
_pM~v>~*+ Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
vsDR@Y}k Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
Aqp$JM
> Ex69j: 稳态速率方程的解 93
Z6Kw'3 Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
AR}q<k6E Ex70: Udata命令的显示 93
;WG6|QgV?- Ex71: 纹影系统 94
]`S3 5b Ex72: 测试ABCD等价系统 94
Ny
oRp Ex73: 动态存储测试 95
P*M$^p Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
nGvWlx Ex75: 锥面镜 95
cI
g|sn Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
?~g X7{> Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
:fW\!o 8Z2 Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
p=-:Z?EW1 Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
_t+.I9kQ Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
J#L"kz 。。。。后续还有目录
luYa+E0 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
f-M 9OI ?j DdF 
