前言
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-]#) zy`T!
$ 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。
5'/f f= \V
T.bUs 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。
I ZBY*kr 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。
r 7FpR! S]Ye` 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。
Z8`Y}#Za [ *tfD^nctO 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。
o(yyj'=( 不当之处，敬请指正！
<"yL(s^u" V[0
ZNT& 6w~Cyu4Ov 目录
uC%mGZ a 前言 2
0 YAH[YF 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
!oYNJE Y7 2、带有反射壁的空心波导 7
1Gy
[ ^ 3、二元光学元件建模 14
U |Uc| 6 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
w+$~ ds 5、大气像差与自适应光学 26
9.B gsV . 6、热晕效应 29
xdh%mG:? 7、部分相干光模拟 34
S$
k=70H 8、谐振腔的
优化设计 43
j/;w xKW 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
?JBA`,- 10、非稳环形腔模拟 53
J,J6bfR/ 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
{DZ xK( 12、体全息模拟 63
9"zp>VR 13、利用全息图实现加密和解密 68
[eFJ+|U9 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
J-qUJX~4c 15、拉曼放大器 80
qRHT~ta-? 16、瞬态拉曼效应 90
0 \V)DV.i 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
DFvGc`O4 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
dDa&:L 19、光学参量振荡器 109
t N4- <6 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
-Jt36|O 21、ZIG-ZAG放大器 122
'Y/kF1,* 22、多程放大器 133
yMt:L )+ 23、调Q激光器 153
@`ii3 & W4 24、
光纤耦合系统仿真 161
_bt9{@) 25、相干增益模型 169
w
c 26、谐振腔往返传输内的采样 181
}<zbx*! 27、光纤激光器 191
%/
"yt}"| N 1ydL GLAD案例索引手册
X#HH7V> O[\mPFu5 目录
%cBOi_}}~ qWf[X' 目 录 i
(\o4 c0UzK 
-/2B fIq GLAD案例索引手册实物照片
w[ $oH^7 GLAD软件简介 1
O*.n;_& Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
0f@ 9y Ex1a: 基本输入 2
+d7 Arg!m Ex1b: RTF命令文件 3
y06xl:iQwF Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
?#Y:2LqP C Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
5nTcd@lX Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
'$rCV,3q Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
?J-\}X Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
TZGk[u^* Ex3: 单位选择 7
p5% %k- Ex4: 变量、表达式和数值面 7
sW B@'P:x Ex5: 简单透镜与平面镜 7
d]:G#<. Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
4 LW~ Ex7: mirror/global命令 8
x6*y$D^B Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
e7b M K<:r Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
q`?M+c*F Ex8b: 离轴单抛物面 12
@4MQ021( Ex8c: 椭圆反射镜 12
9C=*>I27? Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
<s w=:HU Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
j
dz IU Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
|5ge4,}0 Ex10: 宏、变量和udata命令 17
z`.<dNg Ex11: 共焦非稳腔 17
, fqM>Q Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
6kMkFZ}+ Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
O;i0xWUh Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
;)wk ^W Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
RWX!d54& Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
<1B+@ Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
~mwI r Ex13: 相位像差 20
8!HB$vdw7 Ex13a: 各种像差的显示 21
7 \[fjCg\w Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
bwcr/J( Nb Ex14: 光束拟合 23
t\ a|Gp W Ex15: 拦光 24
H?!DcUg CC Ex16: 光阑与拦光 24
QleVW Ex17: 拉曼增益器 25
L[A?W Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
}/h&`0z ` Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
:Ocw+X3 Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
t`{T:Tjc Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
*/_ 'pt Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
4T ; <`{] Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
WUo\jm[yr Ex24: 大气像差与自适应光学 31
FvYciU! Ex24a: 大气像差 32
(xoYYO Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
RgW#z-PZF Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
s$? LMfT Ex25: 地对空激光通讯系统 32
aWH Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
n\V7^ N Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
{qbe
ye! Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
rGXUV`5Na Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
Sk 1t~ Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
"a}fwg9Y Ex28: 相位阵列 35
vC `SD] Ex28a: 相位阵列 35
("r:L<xe& Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
^Il*`&+?P Ex29: 带有风切变的大气像差 35
,G5[?H;ZN Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
yP>025o't Ex31: 热晕效应 36
7S&$M-k Ex31a: 无热晕效应传输 37
&"I csxG Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
{7c' %e Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
^Y+Lf]zz* Ex32: 相位共轭镜 37
bk;uKV+< Ex33: 稳定腔 38
#.[eZ[ Ex33a: 半共焦腔 38
? @;)2B|q Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
g>;@(:e^/ Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
P 9f`<o Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
B>m*!n: l Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
OG$v"Yf~ Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
u%+k\/Scp. Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
)7 .DF|A Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
P\<:.8@$S Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
Ox&G
[ Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
i%i />;DF Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
c.b | RM0; Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
ed}#S~4q
Ex33l: 谐振腔耦合 43
*B }O Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
.RJMtmp Ex34: 单向稳定腔 45
6]d]0TW_ Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
..+#~3es#y Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
_oCNrjt9 Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
Qni`k)4 Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
Up'#OkTx Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
k4dC Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
S\ < i`q Ex36: 有限差分传播函数 57
dt,Z^z+" E Ex36a: FDP与软孔径 58
ujS oWs Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
QDV+( Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
"t(_r@q U/ Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
Iia.`"S Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
rzn,N FI Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
i!e8-gVMP& Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
UO@K:n Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
>h#w~@e:: Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
{vC tp Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
t(-,mw Ex38: 剪切干涉仪
nH k^trGm 62
$ P?^GB>u Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
xlu4 Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
=g M@[2 Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
3oMHy5 Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
^N|8
B ?Vg Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
iW >^'W# Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
Cp"7R&s Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
LlO8]b!P-^ Ex46: 光束整形滤波器 68
PC<_1!M] Ex47: 增益片的建模 68
nWY^?e'S Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
BR@m*JGajz Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
ceJi|`F Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
usD@4!PoA Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
)3:0TFS}}k Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
Z%B6J>;u M Ex48: 倍频 70
3cL
iZ%6^ Ex49: 单模的倍频 71
`w\P- q Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
CCe>*tdf Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
9tPRQ M7 Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
Q]/%Y[%| Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
A8Q^y
AP^ Ex52: 锥像差 72
j x kjPf? Ex53: 厄米高斯函数 74
k-=LD Ex53a: 厄米高斯多项式 75
~8u *sy Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
z77>W}d Ex54: 拉盖尔函数 75
.E}lAd.Mn Ex55: 远场中的散斑效应 75
Gb\PubJ Ex56: F-P腔与相干光注入 75
qz>R"pj0g Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
.Ln a\Bv 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
n@p@ @ 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
+lq Gf Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
q -8G Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
4F6aPo2 Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
A+0 -pF2D Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
4A!]kj 5T Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
3wq<@dRv4 Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
#6< 1
=I'j Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
lnyfAq}w Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
8$
u"9 2 Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
K8_v5 Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
fyb;*hgu Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
"
L`)^ Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
6_bL<:xtY Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
Z%qtAPd Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
mnsl$H_4S Ex60a: 对散焦的简单优化 80
kygw}|, N Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
zR^ Gy " Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
Tz,9>uN Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
L!If~6oD( Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
sE6>JaH Ex61: 对加速模型评估的优化 82
I'BhN#GhX Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
"a8E0b Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
K%? g6j Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
x 1.S+: Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
p/HDG
^T:u Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
!ka* rd Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
rQVX ^ Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
73D< wMgZF Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
_xp8*2 ~- Ex67a: 六边形透镜阵列 88
w31Ox1>s Ex67b: 矩形透镜阵列 88
1*TbgxS~W Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
6(f 'P_* Ex67d: 矩形柱透镜 88
.+/d08] Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
Gs,:$Im Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
]$@D=g,r Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
Kf[d@ L Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
o3 fc - Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
DVL-qt\;n Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
(?na|yd Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
lb-1z]YwQ Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
5*pzL0,Y Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
3S:Lce'f Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
&vp KB R ^ Ex69c: 速率方程与单步骤 92
U%nkPIFm Ex69d:
半导体增益 92
FQDf?d5 Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
N7+L@CC6T Ex69f: 速率方程的数值举例 93
o e U i Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
lD/9:@q\V Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
Q !e560@ Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
' rcqy1-& Ex69j: 稳态速率方程的解 93
Fz%;_%j Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
X g6ezlW Ex70: Udata命令的显示 93
y>P+"Z.K%} Ex71: 纹影系统 94
I+8n;I)]X Ex72: 测试ABCD等价系统 94
50^ux:Uv+N Ex73: 动态存储测试 95
Pb#M7=J/ Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
^ }_Ka //k Ex75: 锥面镜 95
hJ@vlMW Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
TN2Ln? [xU Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
'dLw8&T+W Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
0@
Y# P|QF Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
@%]A,\ Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
m+ TAaK 。。。。后续还有目录
'r?ULft1 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
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