前言
+B_q? 6pR p0$K.f|
^ 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。
Gr?"okaA N!"GwH 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。
1w+& Y;d| 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。
rgIJ]vmy<H m3 (fr 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。
aiw~4ix /n?5J`6 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。
DD|%F 不当之处，敬请指正！
KzeA+PI
O\]CfzR .m/Lon E 目录
*
2T& pX 前言 2
p`Omcl ~Q 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
c 2?(.UV 2、带有反射壁的空心波导 7
xYM/{[ 3、二元光学元件建模 14
m] N 4.J 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
9qwVBu ; 5、大气像差与自适应光学 26
]v 94U b 6、热晕效应 29
IDE@{Dy 7、部分相干光模拟 34
%'4dg k 8、谐振腔的
优化设计 43
DWk'6;e4j 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
vxr3|2` 10、非稳环形腔模拟 53
)@1_Dm@0b 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
vCbqZdy? 12、体全息模拟 63
M29[\@zL 13、利用全息图实现加密和解密 68
_4zlEo-.gU 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
^o:0 Y}v= 15、拉曼放大器 80
<B$Lu4b@c 16、瞬态拉曼效应 90
z ;y2 2 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
Sqc*u&W 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
t }nZrD 19、光学参量振荡器 109
?)4|W N|c_ 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
1x M&"p: 21、ZIG-ZAG放大器 122
$L:g7?)k 22、多程放大器 133
Gu*;z% b2 23、调Q激光器 153
y"$|?1 87x 24、
光纤耦合系统仿真 161
9 N=Dls 25、相干增益模型 169
T"9`[Lzva 26、谐振腔往返传输内的采样 181
Ez<J+#)t 27、光纤激光器 191
X[NsdD?w1+ r^ #.yUz GLAD案例索引手册
YIgzFt[L VC>KW{&J0 目录
N[aK#o, (.%:Q0i1 目 录 i
@U5 +1Hjc 
7i 334iQZ GLAD案例索引手册实物照片
! p&M,6 GLAD软件简介 1
L\y,7@1%AT Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
3 iH! ;`i Ex1a: 基本输入 2
,W*<e- Ex1b: RTF命令文件 3
<po(7XB
Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
!ybEv | = Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
v[m/>l2[P Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
K{M_ 4'\ Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
2',t@< U Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
~+3f8%
Ex3: 单位选择 7
$vGl Z<3g Ex4: 变量、表达式和数值面 7
y<)Lr} gP Ex5: 简单透镜与平面镜 7
tEiN(KA!5 Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
v{?9PRf\s Ex7: mirror/global命令 8
!c(B ^E Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
b LL!iz? Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
d<7xSRC Ex8b: 离轴单抛物面 12
6G@_!i*2F Ex8c: 椭圆反射镜 12
7zR 7v Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
YfxZ< Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
sHQe0"Eo Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
VD36ce9 Ex10: 宏、变量和udata命令 17
B S b!{|] Ex11: 共焦非稳腔 17
PcUi+[s;x Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
.%WbXs Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
u@|G Q XC Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
=\: YNP/ Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
N1#*~/sXh Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
#Y`U8n2F Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
ut-UTW Ex13: 相位像差 20
Gtg; 6&2 Ex13a: 各种像差的显示 21
apGf@b Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
[R
A=M Ex14: 光束拟合 23
\zj8| + Ex15: 拦光 24
rf)\:75 Ex16: 光阑与拦光 24
dVO|q9 / Ex17: 拉曼增益器 25
J, {sRb% Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
.]v8W51 Y Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
1! vR
8. Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
Q^fli"_ : Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
^BNg^V. Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
? 76jz>;b Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
T!v%NZj3 Ex24: 大气像差与自适应光学 31
8uT@$ ./
Ex24a: 大气像差 32
Vs{|:L+ Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
*]x]U >EF Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
*(o~pxFTR Ex25: 地对空激光通讯系统 32
!u\ X,.h Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
q7m-} mBN~ Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
8@b@y|#]X Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
)5 &w Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
lD
!^MqK 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
42#
rhgW Ex28: 相位阵列 35
x8zUGvtQ Ex28a: 相位阵列 35
gfih;i.pY Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
Dyt}"r\ Ex29: 带有风切变的大气像差 35
bh uA,} Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
q'c'rN^ Ex31: 热晕效应 36
EVRg/ {X Ex31a: 无热晕效应传输 37
A5?[j
QT0 Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
+uv]dD *i Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
bS*
"C,b~s Ex32: 相位共轭镜 37
SC86 +
Ex33: 稳定腔 38
;znIY&Z Ex33a: 半共焦腔 38
j> ?c]h{- Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
&*MwKr<y Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
Ej6vGC., Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
]_F%{ 8| Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
lm]4zs /A Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
HRPTP+ Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
uWi+F)GS^K Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
b.C!4^ Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
p jHUlQ Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
9Z
rWG Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
|*OS;FD5 Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
m ./lrz Ex33l: 谐振腔耦合 43
*PZN Z{|m Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
f5d"H6%L Ex34: 单向稳定腔 45
{T m-X` Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
R2t5T-8`c Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
`){*JPl Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
Os?~ U/ Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
ho f ZpM Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
3VA Lrb; Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
N55;oj_K Ex36: 有限差分传播函数 57
oDM}h
+ Ex36a: FDP与软孔径 58
HtmJIH: Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
dbE $T Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
/-G;#Wm Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
b_\aSEaTT Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
4wBMBCJ;P Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
e~nmIy Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
}MXZ Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
VJZ
Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
e)7[weGN Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
n1.]5c3p Ex38: 剪切干涉仪
K ^s!0[6 62
@ZD1HA,h" Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
h_x"/z& Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
^Zydy Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
TQ>kmHWf/ Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
}UQBaqDH Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
l)=Rj `M Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
Z"% = Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
vL\wA_z"<H Ex46: 光束整形滤波器 68
'UW7zL5 Ex47: 增益片的建模 68
i&{8a3B Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
r`B 8Cik Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
f=g/_R2$xN Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
8$xg\l0?KK Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
OHM.xw*?. Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
b\dBt#mB! Ex48: 倍频 70
aL+k1v[m Ex49: 单模的倍频 71
{ S4?L8 Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
"%-HZw%X Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
rk G*0#k Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
4+' yJ9~,B Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
&hyr""NkAm Ex52: 锥像差 72
AEOo]b*&d Ex53: 厄米高斯函数 74
sAC1Pda Ex53a: 厄米高斯多项式 75
GT< Y]Dk Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
|W`1#sP> Ex54: 拉盖尔函数 75
'hf-)\Ylf Ex55: 远场中的散斑效应 75
UH.M )br Ex56: F-P腔与相干光注入 75
1MX:^L!f8 Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
.+|G`*1<i Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
tjuW+5O Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
P0k|33;7L Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
"xdXHuX Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
o @~XX@5l Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
b3 <<4Vf Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
=TwV_Dro~ Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
<;phc~0+ Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
[$OD+@~A2 Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
CPF d 3 3 Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
- :*PXu Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
QYyF6ht=! Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
6 =MejT Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
`c(,_o a{ Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
|
z$ba:u5 Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
.LN&EfMenF Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
gO gZ Ex60a: 对散焦的简单优化 80
%* vYX0W" Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
Uk6Y6mU V Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
x4 4)o: Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
ol :,02E& Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
4US8B=jk Ex61: 对加速模型评估的优化 82
ofj7$se Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
q~_Nv5 r%O Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
= 14'R4: Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
>.\G/'\? Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
<!-8g! Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
s|"V$/X(W Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
UN_lK<utF Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
D0~ WK
stl Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
[
C] =p Ex67a: 六边形透镜阵列 88
m/cbRuPWgP Ex67b: 矩形透镜阵列 88
:-Ho5DHg Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
{ZY^tTsY Ex67d: 矩形柱透镜 88
wvp\'* $ Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
Lk4&&5q Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
-Z4J?b Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
lWd)(9K j Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
gE`G3kgn{ Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
D2[u ex Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
=LZj6' Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
`IFt;J a\6 Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
Kg~<h B6 Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
"n7rbh3VW Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
(GMKIw2 Ex69c: 速率方程与单步骤 92
HI,1~ J w+ Ex69d:
半导体增益 92
va9 5/( Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
Qh? E* 9 Ex69f: 速率方程的数值举例 93
j/ #kO? Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
>O9j},X Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
42Tjbten_u Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
7iLm_#M Ex69j: 稳态速率方程的解 93
+T"kx\< Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
jF B q> Ex70: Udata命令的显示 93
`(_cR@\ Ex71: 纹影系统 94
gTH1FR8$y Ex72: 测试ABCD等价系统 94
i"F'n0*L Ex73: 动态存储测试 95
|pqLwnO u Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
e ! 6SJ7xC Ex75: 锥面镜 95
^G~W}z?- Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
$io-<Z#Q Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
=yz#L@\! Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
7 I&7YhFI Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
23_<u]V Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
jMzHs* : 。。。。后续还有目录
A0V"5syY 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
6@]Xwq pyT+ba#
