前言
*H2r@)Y[~ L+i=VGm0 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。
K;H&n1 Zt{[ *~ 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。
WO>nIo5Y 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。
s8t;.^1} CxW >~O: 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。
j-}O0~Jz 7# Kn8s
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。
[<yaXQxl 不当之处，敬请指正！
_|I#{jK q{LF>Wi @:vwb\azVD 目录
|3"KK 前言 2
%pL''R9VF 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
)}Kf= 2、带有反射壁的空心波导 7
q t"m 3、二元光学元件建模 14
wE`]7mA 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
p]+Pkxz]' 5、大气像差与自适应光学 26
H40p 86@M 6、热晕效应 29
By4<2u38u 7、部分相干光模拟 34
.?sx&2R2 8、谐振腔的
优化设计 43
wJo}!{bN 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
.[OUI 10、非稳环形腔模拟 53
U$A]8NZ$S 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
Z=o2H Bm7 12、体全息模拟 63
z$. 88 ^ 13、利用全息图实现加密和解密 68
u `6:5k 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
?GR"FmB( 15、拉曼放大器 80
kxhWq:[c 16、瞬态拉曼效应 90
%l[( Iw 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
PKiy5D*8p 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
jm/`iXnMf 19、光学参量振荡器 109
bK&+5t& 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
M!^az[ [ 21、ZIG-ZAG放大器 122
&}B|"s[ 22、多程放大器 133
'7 @zGk##( 23、调Q激光器 153
"@0]G<H
24、
光纤耦合系统仿真 161
S_UIO.K 25、相干增益模型 169
yN( %-u" 26、谐振腔往返传输内的采样 181
A$ 0fKko 27、光纤激光器 191
+',S]Edx u\;C;I-? ' GLAD案例索引手册
+a{1)nCXe /@TF5]Ri 目录
BUX pC xQ lzVq1@B 目 录 i
yl+gL?IES 
j' "J%e] GLAD案例索引手册实物照片
>!1-lfa8 GLAD软件简介 1
r52gn(, Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
n9ej7oj Ex1a: 基本输入 2
]jp6k<KF Ex1b: RTF命令文件 3
}N6.Uu 5zI Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
VTY 5]|; Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
R8Fv{7]c Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
~U&AI1t+J Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
@<EO`L )Z Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
sWn LEw Ex3: 单位选择 7
x7<K<k;s Ex4: 变量、表达式和数值面 7
u <v7;dF|s Ex5: 简单透镜与平面镜 7
M&9+6e'-F Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
=^,m` _1 Ex7: mirror/global命令 8
d S V8q
,D Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
q(W3i^778 Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
5MJS
~( Ex8b: 离轴单抛物面 12
z[qDkL Ex8c: 椭圆反射镜 12
oV78Hq6 Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
$c(nF01 Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
wgGl[_) Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
":QZ y8f9% Ex10: 宏、变量和udata命令 17
vy:Z /1q Ex11: 共焦非稳腔 17
U-tTW*[1] Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
| z^^.d~a0 Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
p947w,1![ Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
)|# sfHv7 Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
&`2)V;t Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
#5o(h+w) Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
Wt~BU. Ex13: 相位像差 20
8XE7]&)]; Ex13a: 各种像差的显示 21
z9Rp`z&`E Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
J)p
l|I Ex14: 光束拟合 23
-]M5wb2, Ex15: 拦光 24
0{-q#/ Ex16: 光阑与拦光 24
V1B5w_^>h' Ex17: 拉曼增益器 25
8& b,qQ~ Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
tf`^v6 m%] Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
2 8d'7El$ Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
cTT L1S W Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
/hyN;.hpOO Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
Zp=U
W*g^ Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
3AN/
H Ex24: 大气像差与自适应光学 31
WCixKYq Ex24a: 大气像差 32
s`~IUNJ@P Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
'E""amIJ Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
g e8ZsaiU Ex25: 地对空激光通讯系统 32
_E.> `Q Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
V)N%WX G Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
d>qY{Fdz Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
JY(WK@ Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
.U] -j \ 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
9CD_ o s\h Ex28: 相位阵列 35
0YDR1dO(* Ex28a: 相位阵列 35
'?(% Zxw%& Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
E$p+}sP (C Ex29: 带有风切变的大气像差 35
]N F[>uiW Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
sLxc(d'A Ex31: 热晕效应 36
Qq|57X)P* Ex31a: 无热晕效应传输 37
O3kA;[f ; Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
O6^] =/wd Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
: eVq#3} Ex32: 相位共轭镜 37
r mg}N Ex33: 稳定腔 38
%n9aaoD Ex33a: 半共焦腔 38
hk Q"OsU Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
iGB}Il) Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
l2Rb\4 Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
z-)O9PV Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
l!u_" I8j5 Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
#S" nF@ Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
B^^#D0< Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
[.wYdv35 Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
?gGHj-HYJ Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
5$C-9 Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
$6SW;d+>n Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
dvUic-w<j Ex33l: 谐振腔耦合 43
0n {=%Q Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
t1x1,SL Ex34: 单向稳定腔 45
*J` O"a Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
%1+4_g9 Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
pYf-S?Y/V Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
b OY |H~ Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
$~T4hv : Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
EXqE ~afm2 Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
f ) L Ex36: 有限差分传播函数 57
$f7l34Sf3 Ex36a: FDP与软孔径 58
},-H"Qs Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
.% Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
kE1TP]| Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
I%KYtv~ ` Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
b4N[)%@ Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
IW] rb/H Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
3/ eca Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
R0*|Lo$6 Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
6.yu-xm Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
]:J$w]\ Ex38: 剪切干涉仪
"f OV^B 62
jAlv`uB|G" Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
|+D!=
:x Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
R.<g3"Lm> Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
b@hqz!)l` Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
SXP]%{@ R/ Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
:gFx{*xN/9 Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
X 0+vXz{~g Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
dG ?*y Ex46: 光束整形滤波器 68
\:LW(&[! Ex47: 增益片的建模 68
BnF^u5kv % Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
& wDs6xq Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
JNnDts*w Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
l9Q- i J Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
O* P.]d Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
19%i mf Ex48: 倍频 70
?(_08O Ex49: 单模的倍频 71
SQ+Gvq%Q ] Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
iuul7VR-% Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
+X
88;- Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
&s>Jb?_5Mx Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
M x" \5i Ex52: 锥像差 72
;L ^o*` Ex53: 厄米高斯函数 74
&s!@29DXR Ex53a: 厄米高斯多项式 75
7D_ = Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
+^F Zq$NP Ex54: 拉盖尔函数 75
6[AL|d
DK Ex55: 远场中的散斑效应 75
4 s9LB Ex56: F-P腔与相干光注入 75
nQ3A~ () Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
o}p n0KO, Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
C~exi[3 Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
w7&A0M Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
zX i 'kB Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
)NT*bLRPQ Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
B&" Q\'c Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
<(#ej4ar, Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
]A_`0"m.U Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
=:U`k0rn! Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
goWuw}? Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
vtJJ#8a]
Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
"_?nN"A7 Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
AFt s( Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
,|/f`Pl Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
Zx>=tx} Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
Q22 GIr Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
Y8t8!{ytg Ex60a: 对散焦的简单优化 80
t"I77aZ$A Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
+ jgSV.N Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
$<[79al# Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
}c:M^Ff Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
@IZnFHN Ex61: 对加速模型评估的优化 82
m .0*NW Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
[mueZQyI?0 Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
ql~J8G9 Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
;q>ah!"k Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
>=w)x,0yX Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
fI|$K )K Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
.x&%HA Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
K)iF>y|{*q Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
_,*r_D61S Ex67a: 六边形透镜阵列 88
&BSn? Ex67b: 矩形透镜阵列 88
RT8 ?7xFc Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
bcz:q/f}@ Ex67d: 矩形柱透镜 88
1k^oS$UT Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
bvOq5Q6 Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
0<*<$U Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
:Llb< MY2 Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
cm +P]8o%{ Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
j 5 h-dK Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
m(P]k'ZH? Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
`@y p+ 8 Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
ue>D 7\8 Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
:rP=t , Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
#lO Mm9 Ex69c: 速率方程与单步骤 92
iN.n8MN=I Ex69d:
半导体增益 92
{K!)Ss Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
b~cZ S[S Ex69f: 速率方程的数值举例 93
43 :X,\~) Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
MWh6]gGs Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
l}P=/#</T Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
tT._VK]o&R Ex69j: 稳态速率方程的解 93
/zox$p$?h Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
vw@S>G lGg Ex70: Udata命令的显示 93
\
6MCxh6 Ex71: 纹影系统 94
@E8+C8' Ex72: 测试ABCD等价系统 94
_(zG?]y0P Ex73: 动态存储测试 95
? r!o~|9| Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
2>59q$ | Ex75: 锥面镜 95
FC4 wwzb Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
CU~PT. Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
-7|H}!DFT Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
iJ|uvPCE Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
MfkN]\Jyw Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
5E
< kwi 。。。。后续还有目录
J,6yYIq 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
\^1E4C\": Zgb!E]V[
