前言
di ]CYLf e@ 5w?QzW 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。
wzcv[C- x 7.+vp@+ 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。
iQgr8[
SFf 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。
tVNFulcz$ HcV,r,>e 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。
~ wcp&D kX*.BZI}C 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。
)EcfEym.> 不当之处，敬请指正！
_s:5) ]; eJ'# ;Y`8Ee4vH 目录
y>cT{ )E$ 前言 2
C d_H<8__ 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
@Y ?p-& 2、带有反射壁的空心波导 7
kLXa1^Lq 3、二元光学元件建模 14
g3 !<A*< 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
umpa!q}; 5、大气像差与自适应光学 26
-k%|sqDZj 6、热晕效应 29
q6o}2<T@ 7、部分相干光模拟 34
@lqI,Ce5 8、谐振腔的
优化设计 43
H1
i+j;RN 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
^e80S^ 10、非稳环形腔模拟 53
*8/cd0 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
Y$fF"p G? 12、体全息模拟 63
z)R\WFBW 13、利用全息图实现加密和解密 68
,o0[^-b< 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
"b"|a y 15、拉曼放大器 80
@mcP- 16、瞬态拉曼效应 90
0OnqKgf 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
n8q %>.i7 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
dO9bxHMnM 19、光学参量振荡器 109
51;Bc[)% 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
#?Ob->v 21、ZIG-ZAG放大器 122
nFefDdP 22、多程放大器 133
LRdV_O1e6M 23、调Q激光器 153
Ng*O/g`%L 24、
光纤耦合系统仿真 161
~! e(e2 25、相干增益模型 169
n 0uL^{B 26、谐振腔往返传输内的采样 181
@y|JIBBRc 27、光纤激光器 191
" "CNw-^t V9;IH<s: GLAD案例索引手册
< [17&F0 oP:OurX8V 目录
C2L=i3R 8vj ]S5 目 录 i
g{hbq[>X] 
Q.f D3g GLAD案例索引手册实物照片
R?:(~ X\ GLAD软件简介 1
x 139Ckn Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
ciN*gwI) Ex1a: 基本输入 2
QD
0 p Ex1b: RTF命令文件 3
R1/mzPG Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
!A+jX7Nb Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
NH,4>mV$! Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
C-(O*hK Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
3I oN. Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
Wf&i{3z[ Ex3: 单位选择 7
!6J+# Ex4: 变量、表达式和数值面 7
* [b ~2 Ex5: 简单透镜与平面镜 7
Pj7MR/AH Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
py\/m] Ex7: mirror/global命令 8
.Txwp?}; Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
GJB MaT Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
_!o0bYD Ex8b: 离轴单抛物面 12
bFfDaO<k Ex8c: 椭圆反射镜 12
|3gWH4M4** Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
s~I# K[[5 Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
_9 z+xl Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
l R^W*w4y Ex10: 宏、变量和udata命令 17
T>v`UN Bl] Ex11: 共焦非稳腔 17
k-$J # Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
^!K 8nW{* Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
l^v,X%{Iz Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
02po; Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
f'u[G?C Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
deutY.7g Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
(9+N_dLx~P Ex13: 相位像差 20
=fI0q7]ndz Ex13a: 各种像差的显示 21
r m dG"s Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
eie u|_ Ex14: 光束拟合 23
l
i2/"~l Ex15: 拦光 24
ts f !Q Ex16: 光阑与拦光 24
nY?X@avo> Ex17: 拉曼增益器 25
<##aD3) Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
d)v!U+-|' Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
SXmh@a"*\ Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
9~}8?kPNw= Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
~tqNxlA Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
iBqIV Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
83: qIfF Ex24: 大气像差与自适应光学 31
@Hst-H.l<l Ex24a: 大气像差 32
jq+:&8!8(e Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
1i$OcN?x% Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
2spK#0n.HV Ex25: 地对空激光通讯系统 32
4,ewp coC% Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
&0J/V>k Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
P)hawH= Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
Jl89 }Sf Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
lziC.Dpa 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
i$4lBy_2 Ex28: 相位阵列 35
Wr.~Ns < Ex28a: 相位阵列 35
*q(HW Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
2 $oGy Ex29: 带有风切变的大气像差 35
^4>Icz^ F Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
)auuk< Ex31: 热晕效应 36
| 1Ko5z Ex31a: 无热晕效应传输 37
- o sxKT: Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
v5`Odbc=w Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
A>}]=Ii / Ex32: 相位共轭镜 37
{>.qo<k Ex33: 稳定腔 38
IeJ @G) Ex33a: 半共焦腔 38
:n(!, Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
#>qA&*+{n Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
Re'Ek Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
u5dy hx7 Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
/4u:5G Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
4(\7Or('' Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
U c|MfxsL Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
kA&ul Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
|} K7Q Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
v:@ud,d < Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
nB86oQ/S Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
tD}HL_ Ex33l: 谐振腔耦合 43
\( xQ'AQ- Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
$6\W 8v Ex34: 单向稳定腔 45
^b(> Bg )T Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
[ 0hZg Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
6c&OR2HGqO Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
&SK=ZOKg^ Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
j~rarR@NB) Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
x$tzq+N Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
<2R xyoDL6 Ex36: 有限差分传播函数 57
5V/CY cO Ex36a: FDP与软孔径 58
rz gzX Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
YiPp#0T[Gx Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
p=J9N-EM Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
)ur&Mnmm Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
sOW,hpNW Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
6u v'{ Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
y2Z1B2E%f Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
]j?Kn$nv*S Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
WP0{% Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
mPo] .z Ex38: 剪切干涉仪
f^X\ N/ 62
.:#6dG\0z Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
ZI#Xh5 Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
z?8Sie Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
Q CB~x2C Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
A'X, zw^} Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
'$n#~/#} Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
uP[:P? ,t Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
H=k*;' Ex46: 光束整形滤波器 68
8?7 :sfc Ex47: 增益片的建模 68
4\yKd8I Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
h8_~ OX Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
_Uz}z#jt Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
BV
HO_ Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
k|}S K9 Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
VG`A* Vj
Ex48: 倍频 70
; i><03 Ex49: 单模的倍频 71
>h
m<$3 Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
?V&[U Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
VCvq iHn Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
n`hes_{,g Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
dO[w3\~ Ex52: 锥像差 72
XOy#? X/` Ex53: 厄米高斯函数 74
-m~[z Ex53a: 厄米高斯多项式 75
Q YL
'; Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
cIg icp}U Ex54: 拉盖尔函数 75
Kv:i h=? Ex55: 远场中的散斑效应 75
q}["Nww- Ex56: F-P腔与相干光注入 75
$' Hg}|53 Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
c!%:f^7g Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
TY|]""3 f9 Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
P!";$]+ Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
uv[e0, @ Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
~U~4Q Q V Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
( IR'~ :W Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
ngJES` 0d Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
d0 tN73( Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
I
-obfyije Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
cZ7b$MZ%9 Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
*{)![pDYd Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
+:[dviyPt Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
6X:- Z 3 Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
VMW ?[j Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
5\tYs=>b< Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
)N2yhdcqI Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
2'J.$ h3 Ex60a: 对散焦的简单优化 80
\?fl %r2 Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
7j& l2Z Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
/=\__$l) Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
xTM&SVNbL_ Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
bct&ge7YX Ex61: 对加速模型评估的优化 82
? F f w'O Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
/BVN JNhz Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
/7 h%s CX Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
s/Wg^(&M Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
D@Fa~O$75 Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
h3xX26l Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
bah5 f Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
@Cm"lv.hz Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
~eL7=G@{ Ex67a: 六边形透镜阵列 88
&^9>h/-XT Ex67b: 矩形透镜阵列 88
cVn7 jxf Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
sa+ :c{ Ex67d: 矩形柱透镜 88
Ye!= Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
!HDk ] Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
tQJ@//C\z Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
<z )MV
oa Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
fC%;|V'Nd Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
rf1nC$Sop Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
M7,|+W/RK Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
1xq1te) Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
r:Cad0xj;^ Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
xY t{= Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
wQnr*kyza Ex69c: 速率方程与单步骤 92
nhXa&Nro Ex69d:
半导体增益 92
p|Rxy"} Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
dGh<R|U3 Ex69f: 速率方程的数值举例 93
ZVIBmx Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
.#WF' Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
2 >xV& Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
|klL KX& Ex69j: 稳态速率方程的解 93
Qn%*kU0X Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
05pCgI}F> Ex70: Udata命令的显示 93
Z*]n]eS Ex71: 纹影系统 94
cB<0~& Ex72: 测试ABCD等价系统 94
[EGE| Ex73: 动态存储测试 95
J;q3
fa Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
rhn*k f{8 Ex75: 锥面镜 95
JBUJc Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
&<^@/osi Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
V (!b!i@ Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
QTn-n)AE Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
Dh +^;dQ6 Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
}.b[a z\T 。。。。后续还有目录
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