前言
0B( s+#s )
A:h 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。
1)k+v17]f5 L2 >e@p\> 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。
!JXiTI! 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。
(tYZq86` u"&?u+1j 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。
:(]fC~G~ n~UI 47 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。
^i|R6oO_5 不当之处，敬请指正！
SV o ?o|< =.z;:0]'n VgVDTWs7 目录
~ vA{I%z5~ 前言 2
"}v.>L<P 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
0Fb ];:a 2、带有反射壁的空心波导 7
OTF/Pu$ 3、二元光学元件建模 14
'^ TeV= 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
/K|(O^nw 5、大气像差与自适应光学 26
A1/@KC"&{G 6、热晕效应 29
QdgJNT<=H, 7、部分相干光模拟 34
%>$<s<y 8、谐振腔的
优化设计 43
2 {?]W/&fS 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
f|,Kh1{e 10、非稳环形腔模拟 53
@ZU$W9g 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
7_\F$bp` 12、体全息模拟 63
O2 >c|=# 13、利用全息图实现加密和解密 68
u{DE OhtI4 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
s $Vv 15、拉曼放大器 80
hnFpC1TO 16、瞬态拉曼效应 90
F6}RPk\=i 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
&P b:P?I 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
p
XXf5adl< 19、光学参量振荡器 109
U5kKT.M 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
nsI+04[F 21、ZIG-ZAG放大器 122
\'Ae,q|w 22、多程放大器 133
vu0Ue 23、调Q激光器 153
> T * `Y0P 24、
光纤耦合系统仿真 161
\Wfw\ x0. 25、相干增益模型 169
ASHU0v 26、谐振腔往返传输内的采样 181
Z$/ 76 27、光纤激光器 191
T)gulP [eD0L7 1[ GLAD案例索引手册
fz^j3'!\ 5;}W=x^$a 目录
u0L-xC$L %]Z4b;W[Y 目 录 i
RKP, w % 
kY$EK]s GLAD案例索引手册实物照片
5csh8i'V GLAD软件简介 1
12lX-~[[" Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
jM\{*!7b Ex1a: 基本输入 2
Sy VGm@ Ex1b: RTF命令文件 3
c9nR&m8(+ Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
h&i*=&<HP6 Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
i#V(oSx Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
Nhs!_-_I Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
0 cycnOd Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
,*iA38d.! Ex3: 单位选择 7
KzVi: Hm Ex4: 变量、表达式和数值面 7
O#U maNj/ Ex5: 简单透镜与平面镜 7
Qel)%|dOn Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
LJ[zF~4# Ex7: mirror/global命令 8
_P.I+!w:x Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
yus3GqPI Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
Zkd{EMW Ex8b: 离轴单抛物面 12
F_*']: p Ex8c: 椭圆反射镜 12
V^,gpTyv* Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
S[K5ofV Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
6&x\!+]F8 Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
tkctwjD Ex10: 宏、变量和udata命令 17
1@v < Ex11: 共焦非稳腔 17
U:TkO=/>: Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
-iiX !@ Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
Q !P%duO Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
z&gma Ywq Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
FY'0?CT$ Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
KdCrI@^ Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
-LiGO #U Ex13: 相位像差 20
jUm-!SK}q Ex13a: 各种像差的显示 21
OV]xo8a; Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
^f,4=- Ex14: 光束拟合 23
i]c{(gd` Ex15: 拦光 24
NTt4sWP!I Ex16: 光阑与拦光 24
;NA5G:eQ Ex17: 拉曼增益器 25
bX$z)]KKu Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
\( s `=(t Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
)P(S:x'b0 Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
Y_Gd_+o J Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
9;L 4\ Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
m EJ7e# Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
XKTDBaON Ex24: 大气像差与自适应光学 31
qO"QSSbZqQ Ex24a: 大气像差 32
z}Cjk6z @ Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
s^zlBvr|. Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
Gt&yz"?D Ex25: 地对空激光通讯系统 32
%!\=$ s}g Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
*W8n8qG%T Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
+S{m!j%B Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
5 0MM05aC Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
[^
}$u[ 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
\s#~ %l Ex28: 相位阵列 35
] S%_&ZMCM Ex28a: 相位阵列 35
iAH,f5T Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
7"Xy8]i{z Ex29: 带有风切变的大气像差 35
L~5f*LE$1 Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
a
Y)vi$;] Ex31: 热晕效应 36
: \~>7VFg Ex31a: 无热晕效应传输 37
Z@euO ~e~ Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
{Z/iYHv~#c Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
'f{13-# X@ Ex32: 相位共轭镜 37
II Ap-Y~B Ex33: 稳定腔 38
t#.}0Te7 Ex33a: 半共焦腔 38
k\O<pG[U Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
Tg^8a,Lt Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
^Z)7Z%
O Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
+~V_^-JG& Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
fc~fjtqwvz Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
7;p/S#P: Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
!ldEy#"X Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
&Z~_BT Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
2e\" ?y OD Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
;cVK2' Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
B5 /8LEWw Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
O.FTToh < Ex33l: 谐振腔耦合 43
n*9QSyJN] Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
,u|> %@h Ex34: 单向稳定腔 45
<*J"6x Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
C@*x Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
8(n>99 VVK Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
[,U l Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
;}6wj@8He Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
HB p??.r Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
3_@I E2dA Ex36: 有限差分传播函数 57
e5AsX.kv B Ex36a: FDP与软孔径 58
/HUT6B Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
N $> Ml!J Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
2`Bb9&ut> Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
aO$0[-A Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
)F hbN@3 Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
$z OV*O2 Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
p zRV X8 Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
d1#lC *.Sg Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
Wg % ] Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
Pm P&Qje7 Ex38: 剪切干涉仪
5dv|NLl 62
\
3E %6L Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
t~qSiHw Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
w)<.v+u.Y Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
,sj( g/hg Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
B[mZQ&Gz`a Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
5q4wREh Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
.Od@i$E>& Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
<>KQ8: Ex46: 光束整形滤波器 68
Ox
,Rk Ex47: 增益片的建模 68
R[j'< gd. Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
W/RB |TMT Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
DBy%"/c Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
ih("`//nP Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
!}|'1HIC Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
NfQ QJ@* Ex48: 倍频 70
UK'8cz9 Ex49: 单模的倍频 71
-^_^ByJe Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
R{H8@JLD Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
Y, Lpv| Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
>G1]#'6; Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
r+Sv(KS4i^ Ex52: 锥像差 72
Foj|1zJS_ Ex53: 厄米高斯函数 74
ym rnu-p o Ex53a: 厄米高斯多项式 75
"w 4^i!\ Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
v#9i| Ex54: 拉盖尔函数 75
l^ tRy_T:- Ex55: 远场中的散斑效应 75
tHq a% Ex56: F-P腔与相干光注入 75
`E;xI v| Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
ENA"T-p 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
k N* I_# 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
owa&HW/_ Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
qz)KCEs Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
J10 /pS Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
,y0 &E8Z Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
^0{t Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
Bvj Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
c=-qbG0` Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
Y a jAz5N Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
i ig4JP 'h Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
c8zok `\P_ Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
B)d 4]]4\\ Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
!mVq+_7] Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
vytO8m%U Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
O<AGAD Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
4j,6 t|T Ex60a: 对散焦的简单优化 80
$WRRCB/A6 Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
<Pf4[q&wM Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
4"nYxL"<4 Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
`.~*pT*u Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
K4RQ{fWpm Ex61: 对加速模型评估的优化 82
c[3x>f0 Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
H:Q4!< Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
b!/-9 { Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
5)rN#_BKj Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
;S& anC#E Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
Q 4L7{^[X Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
=|fB":vk Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
RA){\~@wC Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
BEAY}P(y3 Ex67a: 六边形透镜阵列 88
g&_f%hx? Ex67b: 矩形透镜阵列 88
N]ebKe Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
[1Qg * Ex67d: 矩形柱透镜 88
szqR1A Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
6@:<62!; Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
DHvZ:)aT } Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
?oV|.LM:W Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
5]kv1nQ Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
n b*`GE Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
E2=vLI] Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
!X[7m Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
L| 'B* Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
s I 0:<6W Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
t Q.H/ ; Ex69c: 速率方程与单步骤 92
NE &{_i! Ex69d:
半导体增益 92
@' P ay)P Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
I,Jb_)H&t Ex69f: 速率方程的数值举例 93
EAC I> Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
h >Z`& Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
\nTV;@F Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
}P\6}cK Ex69j: 稳态速率方程的解 93
L{XW2 c$h Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
+KTHZpp!c2 Ex70: Udata命令的显示 93
Zv8GrkK Ex71: 纹影系统 94
P*ZMbAf. Ex72: 测试ABCD等价系统 94
Z(LTHAbBk| Ex73: 动态存储测试 95
mM{cH= Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
%z~kHL Ex75: 锥面镜 95
:N _DJ51 Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
^q|W@uG-( Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
=<K6gC27 Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
3 m & Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
#\K"FE0PGz Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
N&$ ,uhmO 。。。。后续还有目录
+A$>F@ u 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
8WKY 4nkj bFH`wL W 
