前言
y!h$Z6. 4hr;k0sD GLAD是由美国Applied Optics Research（AOR）公司开发的一款专业的物理
光学软件，特别适用于
激光领域各种光学现象的仿真和评估！软件的开发者George Lawrence教授长期在光学领域排名NO.1的美国亚利桑那州立大学任教，在物理光学特别是激光领域拥有三十多年的研究经验。目前GLAD软件已经被国内外众多研究机构和公司作为仿真评估工具广泛使用。
(G* --+Gn 1BmevE a) GLAD使用复振幅来描述光束，采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析，几乎能对所有类型的激光系统进行分析，或对物理
光学系统做完整的端-对-端的分析处理，还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。
{;=I69 X GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。
+MIDq{B &NL =Bd GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种
透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟。
Ot`jjZ& VX2 KE@ 为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能，熟悉GLAD的使用，本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读，希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。
T4F}MVK 不当之处，敬请指正！
JnlM0jc]`
![18+Q\ SL?
!
RQ 目录
e%afK@c 前言 2
1>[3(o3t 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
m1heU3BUWU 2、带有反射壁的空心波导 7
kS%FV;9>( 3、二元光学元件建模 14
G!C2[:[g 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
u`xmF/jhQ 5、大气像差与自适应光学 26
!vHnMY~AG 6、热晕效应 29
?kI-o0@O. 7、部分相干光模拟 34
6@t4 pML 8、谐振腔的
优化设计 43
*!ZU" q}i 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
@kenv3[Lc 10、非稳环形腔模拟 53
y+)][Wa0 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
)O#]W vr 12、体全息模拟 63
Zz'(!h Uy 13、利用全息图实现加密和解密 68
;XMbjWc 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
MMqkNe 15、拉曼放大器 80
{OL*E0 16、瞬态拉曼效应 90
vQ#$.*Cvn 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
gLa# y 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
x$Ko|:- 19、光学参量振荡器 109
x }[/A;N 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
cpF\^[D 21、ZIG-ZAG放大器 122
iW(HOsA 22、多程放大器 133
[rC-3sGar 23、调Q激光器 153
5?r#6:(yI 24、
光纤耦合系统仿真 161
>_!pg<{, 25、相干增益模型 169
17I{_ C 26、谐振腔往返传输内的采样 181
Z3<>Z\6D 27、光纤激光器 191
AyB-+oTf( YAv-5 GLAD案例索引手册
s #/JMvQ# +AhR7R! 目录
v`A^6)U#M W$ O^IC 目 录 i
.h ~M&d! 
,%w_E[2 GLAD案例索引手册实物照片
1& \_|2 GLAD软件简介 1
}QU9+ <Z[r Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
G(~ d1%( Ex1a: 基本输入 2
`r e]Q0IO Ex1b: RTF命令文件 3
.+t{o [ Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
{mY<R`Ee Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
_iLXs Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
kSv?p1\@&P Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
LzB)o\a Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
=u QCm# Ex3: 单位选择 7
UK*+EEv Ex4: 变量、表达式和数值面 7
sesr`,m., Ex5: 简单透镜与平面镜 7
M7-piRnd4 Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
0AP wk
} Ex7: mirror/global命令 8
H0Qpc<Z4/ Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
5V!L~# Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
Z#BwJHh Ex8b: 离轴单抛物面 12
%H75u 6 Ex8c: 椭圆反射镜 12
B(w k $2 Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
k!H;(B"s- Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
_6Wz1.]n Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
jhjGDF Ex10: 宏、变量和udata命令 17
$9Ho d-Z1 Ex11: 共焦非稳腔 17
-|B?pR Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
{ :xINQ=}D Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
)_"Cz".|9 Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
s
Z(LT'} Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
oe_l :Y% Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
M;OY+ |uA Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
x.qn$?3V] Ex13: 相位像差 20
eUPG) { " Ex13a: 各种像差的显示 21
'uBXSP# Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
"5C)gxI^ Ex14: 光束拟合 23
}@=m[Zx# Ex15: 拦光 24
KT~J@] ;Fb Ex16: 光阑与拦光 24
kU$P?RD Ex17: 拉曼增益器 25
5<w"iqZ\?N Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
$j0] + vT Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
X[_w#Hwp- Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
u`dWU}m) Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
3C 84b/A Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
..V6U"/ Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
dFD0l?0 N Ex24: 大气像差与自适应光学 31
hPF9y@lh Ex24a: 大气像差 32
$]|fjB#D Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
H>AQlO+ J
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
i`Fg kABw Ex25: 地对空激光通讯系统 32
L3lf2 8W Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
a9 7A{7I& Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
vT"T*FKh: Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
?&EPZq I Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
B;9X{" 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
KGd L1~ Ex28: 相位阵列 35
<\!+J\YTA Ex28a: 相位阵列 35
Zm& X $U Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
H8.U #% Ex29: 带有风切变的大气像差 35
+RQlMAB Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
%myg67u Ex31: 热晕效应 36
e#J Jd= Ex31a: 无热晕效应传输 37
ba& \~_4 Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
=Y#)c]` Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
-t wV?~f Ex32: 相位共轭镜 37
;V`e %9 . Ex33: 稳定腔 38
'qwFV P Ex33a: 半共焦腔 38
G/>upnA{w Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
'hfQ4 EN Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
fw kX-ON Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
Z1 2-Vps Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
&dp<i[ec^ Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
uoR_/vol8 Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
bDVz+*bU} Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
++D-,>. Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
7y.$'< Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
E9TWLB5A)( Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
?ORG< 11a Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
3Xyu`zS& Ex33l: 谐振腔耦合 43
)w_0lm'v{r Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
Gh}sk-Xk= Ex34: 单向稳定腔 45
.)~IoIW= Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
37Ux2t Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
Ae R3wua Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
F B-?{78~ Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
`K37&b ;`[ Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
IoWh&(+KdH Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
CIAHsbn.A Ex36: 有限差分传播函数 57
nylrF"'e Ex36a: FDP与软孔径 58
3tY \0y9 Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
swV/M i> Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
2iC 7c6hc Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
/\P 3UrQ&] Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
B|U*2|e Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
$}RB K'cr} Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
p+#$S4V Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
s"*ZQ0OaD Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
G6wBZ?)k Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
\g & P5 Ex38: 剪切干涉仪
W,dqk= n 62
78&(>8@m Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
6qg_&woJ3 Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
l2Z!;Wm( Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
21i ?$ uU Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
w:%3]2c Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
gz8>uGx&V! Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
<yzgZXxIaS Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
CUIT)mF: Ex46: 光束整形滤波器 68
UkK`5p<D7 Ex47: 增益片的建模 68
^-Ob($(\ Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
L :UJur% Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
KY 085Fvs Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
'Vq_/g!?1 Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
2VO bj7F Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
x9S~ns+r Ex48: 倍频 70
zzOc
# / Ex49: 单模的倍频 71
8U}BSM_<2 Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
1KwUp0% & Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
1 _$y bftS Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
&, E^ y,r Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
!9w3/Gthj Ex52: 锥像差 72
sk* AlSlM Ex53: 厄米高斯函数 74
W $&{jr-p Ex53a: 厄米高斯多项式 75
2_i/ F)W Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
}>~';l Ex54: 拉盖尔函数 75
lS<T|:gz@ Ex55: 远场中的散斑效应 75
$M%<i~VXe& Ex56: F-P腔与相干光注入 75
esE5#Yq4.k Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
V`:iu n^f 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
$&D$ Uc`U> 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
+pDZ,c, Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
nO-1^HUl Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
'?7?"v Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
<_XyHb- Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
ig
G8L Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
EVs.'Xg< Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
z*,P^K 0T Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
U Px7u%Do Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
Op''=Ar#sh Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
d@-s_gw Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
-jN:~. Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
PEA<H0 Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
66RqjP '2 Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
@N^?I*| u Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
)X-~+X91 S Ex60a: 对散焦的简单优化 80
X{2))t%
Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
WGy3SV ) Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
!l2=J/LJj Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
Wp5w}8g Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
B?o ?LI Ex61: 对加速模型评估的优化 82
*WS'C}T Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
> wsS75n1 Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
p\xi 5z Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
^uZ!e+ Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
&dA{ <. Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
x.gRTR`7( Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
*c"tW8uR Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
]*fiLYe9 Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
#s"|8# Ex67a: 六边形透镜阵列 88
,UOAGu<_gb Ex67b: 矩形透镜阵列 88
wD9Gl.uQ Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
uLr 9*nxd Ex67d: 矩形柱透镜 88
a-nf5w>&q Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
e* 2ay1c Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
sf""]c$ Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
PWErlA:58 Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
y~ubH {O# Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
y]9PLch]vZ Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
z 'iA j Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
pS [nKcyj Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
"0BuQ{ CQ Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
2y_R05 O0 Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
/K+GM8rtE Ex69c: 速率方程与单步骤 92
ZH
o#2{F Ex69d:
半导体增益 92
{R5{v6m_ Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
X{8/]'( Ex69f: 速率方程的数值举例 93
UX U !sd Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
D I`
M Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
NhP&sQO Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
,ypD0Q Ex69j: 稳态速率方程的解 93
$x%3 ^{G Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
X?3? R\/ Ex70: Udata命令的显示 93
<4DSk9/ Ex71: 纹影系统 94
ZH@ BHg|}H Ex72: 测试ABCD等价系统 94
,2*^ G;J1 Ex73: 动态存储测试 95
|dP [_nh? Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
_1<zpHp Ex75: 锥面镜 95
*qh$,mp> Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
^M51@sXI7 Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
0zscOE{ Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
CBj&8#8 Z Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
1m$< %t.> Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
CO+[iJ,4C+ 。。。。后续还有目录
SL(
WE=H 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
sg=mkkD!g \I3={ii0 
