前言
i zJa` K ,!+>/RlJ 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,#ij!txS 0'y9HE'e 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。
gwE#,OY* 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。
Ut:>'TwG c{4C4'GD 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。
=4`#OQ&g |uo<<-\jTO 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。
P 1`X<A 不当之处，敬请指正！
gN#&Ag<? XnC`JO+7M u1K;{>4lx 目录
BeP]M1\?> 前言 2
pvCn+y/U; 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
.OFwGOL% 2、带有反射壁的空心波导 7
iaXpe]w$n 3、二元光学元件建模 14
yZ?|u 57 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
q]Y [W1 5、大气像差与自适应光学 26
N&g9z{m7 6、热晕效应 29
df@I C@`pB 7、部分相干光模拟 34
W,&z:z> 8、谐振腔的
优化设计 43
dx[' 7l;I 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
#B7_5y^ 10、非稳环形腔模拟 53
vg@kPuO iO 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
;Zfglid 12、体全息模拟 63
7"}<J7 "}) 13、利用全息图实现加密和解密 68
}^r=( 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
mqL&b mT 15、拉曼放大器 80
|"V]$s$ c 16、瞬态拉曼效应 90
%|mRib|<C 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
8W' ,T 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
<vS J< WY 19、光学参量振荡器 109
u&MlWKCi 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
lm'L-ZPN 21、ZIG-ZAG放大器 122
r|!w,>. 22、多程放大器 133
!YD~o/t@| 23、调Q激光器 153
'r`#u@TTZ 24、
光纤耦合系统仿真 161
p H&Tb4 25、相干增益模型 169
GFM $1} 26、谐振腔往返传输内的采样 181
xj 6ht/qq 27、光纤激光器 191
G#{
Xd6L wX(h]X"q GLAD案例索引手册
d+ FS >E*j4gg
目录
R.n:W;^` ! 63>I I 目 录 i
3Z?"M 
MExP'9 GLAD案例索引手册实物照片
Gao8!OaQ GLAD软件简介 1
H/!_D f Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
k.Tu# 7 Ex1a: 基本输入 2
QLNQE 6- Ex1b: RTF命令文件 3
PF$K> d Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
OVr,
{[r Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
#i$/qk= N Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
5?-cP?|.9 Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
L,!3 Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
^kg[n908Nw Ex3: 单位选择 7
y$6m|5 Ex4: 变量、表达式和数值面 7
)$18 a Ex5: 简单透镜与平面镜 7
A hjK*nJF Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
);4lM%] eb Ex7: mirror/global命令 8
8?ig/HSt2 Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
vZEeb j Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
[x}]sT`#a Ex8b: 离轴单抛物面 12
w!$|IC Ex8c: 椭圆反射镜 12
S $wx>715 Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
5sbMp;ZM Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
l2>ka~ Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
u= a5Z4 N' Ex10: 宏、变量和udata命令 17
Af8&PhyrU Ex11: 共焦非稳腔 17
{(mT,}`4 Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
bs-O3w Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
0bY}<x(; Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
oU }eAZj{ Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
F8e]sa $K\ Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
^[]G sF Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
g\sW2qXEw Ex13: 相位像差 20
q}-q[p?
5 Ex13a: 各种像差的显示 21
SM> V
o+ Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
jJ^p
? Ex14: 光束拟合 23
nAc02lJh| Ex15: 拦光 24
h.\V;6 ly Ex16: 光阑与拦光 24
DDdMWH^o7 Ex17: 拉曼增益器 25
dP8b\ H Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
QR'yZ45n4 Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
z[kz [ Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
:W'Yt9v) Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
Z i-)PK^ Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
Cx>iSx Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
xyGk\= S Ex24: 大气像差与自适应光学 31
/jJi`'{U Ex24a: 大气像差 32
D
==H{c1F Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
anwMG0 Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
Uloa]X=Im8 Ex25: 地对空激光通讯系统 32
Xg>nb1e Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
KPGo*m Y Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
$[ zy|Y( Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
,xA`Fu9^ Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
:r0?[#r?N, Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
l{ U-$} Ex28: 相位阵列 35
plL##?<D< Ex28a: 相位阵列 35
P,xI3U<
q Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
rCGyr}(NC Ex29: 带有风切变的大气像差 35
ByR%2_6& Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
:S
T j
< Ex31: 热晕效应 36
\!HG kmd Ex31a: 无热晕效应传输 37
S{cy| QD Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
6?-v j2, Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
?yKW^,q+ Ex32: 相位共轭镜 37
w_-v!s2 Ex33: 稳定腔 38
5mNd5 IM Ex33a: 半共焦腔 38
8BUPvaP<[ Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
Q v/}WnBk Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
G(7!3a+ Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
zyNg?_SM Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
_tE`W96J Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
#7S[Ch}O Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
UEeD Nl$^u Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
O ][R "5d Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
?+S jt Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
qaK9 E@l Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
2/.E uf Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
%{$iN|%J%$ Ex33l: 谐振腔耦合 43
~m~<xtoc Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
-h&AO\*^W Ex34: 单向稳定腔 45
T/NeoU3 p Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
8,0p14I5; Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
^6=y4t=%F Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
*QAcp` ;* Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
[d="94Ab Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
#T0uPK
; Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
o#V}l^uU= Ex36: 有限差分传播函数 57
{(r`&[ Ex36a: FDP与软孔径 58
U8_<?Hd Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
aiP.\`>} Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
-e H5s3:A Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
h^E"eC Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
BD6 oN] Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
}?zy*yL Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
U ~krv> I Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
p<#WueR[ Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
W0GDn Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
'0z-du u Ex38: 剪切干涉仪
&6-udZB- 62
m[~fT(NI Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
@1_M's; Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
KiN8N=z Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
\{W} Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
o+e:H jZZ Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
x9U F Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
3 ZO\ P u Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
,tt]C~\u Ex46: 光束整形滤波器 68
8PQKB*<dB" Ex47: 增益片的建模 68
nH*JR Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
L+s3@ C;b Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
#l kv&.)x Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
y7ng/vqM7 Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
'C iV=&3/ Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
@J"Gn-f~ Ex48: 倍频 70
$j? zEz Ex49: 单模的倍频 71
SJ(<u2J] Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
+AGI)uQQ Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
N#(p_7M Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
y \M]\^ [7 Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
=+{SZh@ Ex52: 锥像差 72
F@</Ev Ex53: 厄米高斯函数 74
8G&'ED_& Ex53a: 厄米高斯多项式 75
hS<lUG!9UJ Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
7noxUGmFw Ex54: 拉盖尔函数 75
}=. :bwX5 Ex55: 远场中的散斑效应 75
bb@@QzR Ex56: F-P腔与相干光注入 75
x< _uwL2a Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
9" T&P_
Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
Bf
{h\>q Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
oC"1{ybyl Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
.UJp#/EHs Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
?];?3X~| Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
*}mk$bA Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
=1qM`M Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
)YSS>V Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
@)"= b!q= Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
;- ~}g 7$ Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
vUtA@ Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
h+,Eu7\88 Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
*^|.bBG Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
Km UH([# Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
{ek a xSR Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
IIrp-E MXJ Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
A.`)
0dV Ex60a: 对散焦的简单优化 80
-M{.KqyW Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
AXK6AZjX Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
uvbXsO"z]] Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
/XfE6SBz Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
B !>hHQ2
Ex61: 对加速模型评估的优化 82
{,kA'Px) Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
zTP|H5HyK Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
ga BVD*> Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
C"X; ,F < Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
>fX_zowX Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
?g7O([*[ Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
>m66j2(H*Z Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
H_ecb;|m P Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
mpcO -%a Ex67a: 六边形透镜阵列 88
S.^/Cl;aj Ex67b: 矩形透镜阵列 88
sr|afqjXD Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
Z4@%0mFll Ex67d: 矩形柱透镜 88
0m`{m'B4n Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
J 'qhY'te Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
1m c'=S{ Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
@nPXu2c?u7 Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
Y/| wOm;| Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
$7\! Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
G]DSwtB?D Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
h_xHQf&# Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
Zn dv!z Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
gGdt&9z
% Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
-Y?C1DbKz Ex69c: 速率方程与单步骤 92
fWutB5?P Ex69d:
半导体增益 92
5(+9(
\x Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
zG"*B_l}+ Ex69f: 速率方程的数值举例 93
[ pAW' : Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
KUR9v o Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
J ~"h&>T Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
T/9`VB%N Ex69j: 稳态速率方程的解 93
XkGS3EY Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
@)i A V1r" Ex70: Udata命令的显示 93
b ~5Q|3P 9 Ex71: 纹影系统 94
0vi)m y;! Ex72: 测试ABCD等价系统 94
~a5-xWEZ Ex73: 动态存储测试 95
#RN"Ul-B| Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
xoT|fgb Ex75: 锥面镜 95
szZ8-Y Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
G/y@`A) Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
/kK%}L_D Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
Zo12F**{ Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
q>n0'`q Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
s]lIDp} 。。。。后续还有目录
K1*oYH B 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
\H6[6*JuB ug?])nO.C
