前言
-9 LvA V> |4DN2P
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。
;I 5 P<7VW ;C-ds 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。
2Ug_3 ZuU 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。
3F, M{' q =H7p&DhD [ 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。
(w-"1( <
R"Y^]P= 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。
D;JZ0." 不当之处，敬请指正！
iAe"oXK| =X(N+(1~ Ip{hg,> 目录
=9 ,mt
K~ 前言 2
t _ CMsp 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
(f"Qz~R|6_ 2、带有反射壁的空心波导 7
@mw1__? 3、二元光学元件建模 14
2L^/\!V# 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
Rm3W&hQ 5、大气像差与自适应光学 26
$Ud9v 4 6、热晕效应 29
53/$8= 7、部分相干光模拟 34
jA8Bmwt;w 8、谐振腔的
优化设计 43
mmwc'-jU: 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
eAO@B 10、非稳环形腔模拟 53
+Q"s!\5 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
R)d_ 0N g 12、体全息模拟 63
\> su97 13、利用全息图实现加密和解密 68
!rgXB( 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
v$` 3}<3- 15、拉曼放大器 80
"LYhYkI 16、瞬态拉曼效应 90
@< P;F 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
8Ud.t =2 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
ral=`/p 19、光学参量振荡器 109
,PpVZq~ 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
c-zW
2;|61 21、ZIG-ZAG放大器 122
F+c8
O 22、多程放大器 133
/p;OZf] 23、调Q激光器 153
fC "? r6d 24、
光纤耦合系统仿真 161
DB"z93Mr<K 25、相干增益模型 169
(xfy?N 26、谐振腔往返传输内的采样 181
F6{
O 27、光纤激光器 191
Fu?_<G%Ynp xNY&*jI GLAD案例索引手册
v3~`1MM /hg^ hF 目录
_7v4S/V `-s]d q 目 录 i
0(5qVJ12 
G{pF! q GLAD案例索引手册实物照片
xxGQXW GLAD软件简介 1
='I2&I,) Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
U0|wC,7" Ex1a: 基本输入 2
Cjt].XR@ Ex1b: RTF命令文件 3
Gf7r!Ur;g Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
!
.Pbbs% Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
ER`;0#3[9u Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
9-# =xE9'U Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
Yh,, (V6 Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
&6GW9pl[ Ex3: 单位选择 7
m{*_%tjN0 Ex4: 变量、表达式和数值面 7
` )=sQ 2P Ex5: 简单透镜与平面镜 7
QeQw mI Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
z\k 6."e_& Ex7: mirror/global命令 8
}lkU3Pf1U Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
&mJm'Ks Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
(=%0 x"' Ex8b: 离轴单抛物面 12
*Ta
{ Ex8c: 椭圆反射镜 12
gW G>}M@ Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
* w dNZ Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
? YF SK Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
ckdCd
J Ex10: 宏、变量和udata命令 17
0CeBU(U+|R Ex11: 共焦非稳腔 17
]7,0}q . Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
o
-x=/b Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
h ^zcM_ Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
w V v@
Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
,[| i^ Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
z9Y}[ pN Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
O8*yho Ex13: 相位像差 20
Q:b> 1 Ex13a: 各种像差的显示 21
jTsQsHq Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
K?S5C8 Ex14: 光束拟合 23
W1}d6Sbg Ex15: 拦光 24
'8^>Z.~V Ex16: 光阑与拦光 24
sVS),9\} Ex17: 拉曼增益器 25
30cb+)h( Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
U4NA'1yo Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
Y0Rk:Njc Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
r*Z p-} Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
R4f_Kio Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
,7Q b 24A Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
qaBL Ex24: 大气像差与自适应光学 31
|dqAT . Ex24a: 大气像差 32
*kGk.a = Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
!5zj+N Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
&K"qnng/y Ex25: 地对空激光通讯系统 32
(ap,3$ hS Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
M;X}v#l|XI Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
" V4ru&a Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
h] ,l`lT1\ Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
2,6|l.WFpE 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{'q5y Ex28: 相位阵列 35
35#"]l" Ex28a: 相位阵列 35
C/z 0/mk Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
u$V@akk Ex29: 带有风切变的大气像差 35
O1z 3( Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
=.q8*7UY Ex31: 热晕效应 36
)O6_9f_ Ex31a: 无热晕效应传输 37
L8 $+%Gvo Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
Qvhy9C r; Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
Z-'xJq Ex32: 相位共轭镜 37
'C jcFP Ex33: 稳定腔 38
!X{>?.@~ Ex33a: 半共焦腔 38
)W F*fcx{ Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
V53iWWaFe Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
U=KFbL1Q Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
L%[b6< Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
RATW[(ZA Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
AI*1kxR Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
m^YYdyn]M Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
5l
/EZ\q Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
cY%6+ uJ1 Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
Pu0O6@Rg Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
uKpWb1( Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
/: }"Z b Ex33l: 谐振腔耦合 43
)tR@\ G >% Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
@ ]:GTrs Ex34: 单向稳定腔 45
e_t""h4D
Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
\oV g(J&o Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
j?oh~7Ki Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
`Ct fe8 Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
:)Z.! Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
5| bc*iqU Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
6n Hyd<o Ex36: 有限差分传播函数 57
0r'<aA`=I Ex36a: FDP与软孔径 58
3q$"`w Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
P4 dh P-t Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
De:| T8& Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
UN Kr
FYl Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
" midC(rTm Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
Z E0D= Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
;=E!xfp5U Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
bZz B\FB~ Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
~{gV`nm=J Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
D eM/B5qw Ex38: 剪切干涉仪
IO]%AL( .; 62
.Fn7yTQ% Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
.7M :AS> Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
<aGfQg|554 Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
Tn 3<cO7v Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
u8i!Fxu Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
gKWsmx![" Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
2<8JY4]!] Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
N3QDPQ Ex46: 光束整形滤波器 68
>]S-a-|Bp Ex47: 增益片的建模 68
6-h(305A Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
H m Z* Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
a+ lGN Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
kF29~ Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
0GP\*Y8 Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
;dE'# Kb Ex48: 倍频 70
M7g 6m Ex49: 单模的倍频 71
%[H|3 Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
!JWZ}u M6 Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
]pP: Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
!;s5\91 Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
] B3\IT Ex52: 锥像差 72
N@r`+(_t Ex53: 厄米高斯函数 74
aX{i Ex53a: 厄米高斯多项式 75
s\A4y " Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
Rx%SeM 2 Ex54: 拉盖尔函数 75
&'d3Yt Ex55: 远场中的散斑效应 75
:B"Y3~I Ex56: F-P腔与相干光注入 75
KBkS>0;X Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
^4 ?LQ [t' 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
Tkf
JC|6 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
:Fq HMN Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
ym.:I@b?6 Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
( ,!G$~Sy Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
#Qn l,lf Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
>* >}d% Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
" -a CF Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
65||]l Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
6A,-?W'\ Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
MclW!CmJ Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
U9eb&nd Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
}6!*H! Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
nb ,+!)+ Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
akB+4?+s) Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
S<bsrS*$ Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
&D*22R4{CX Ex60a: 对散焦的简单优化 80
+ Ssu^ >D Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
N!iugGL Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
/Dk`vn2 eN Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
N497"H</ Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
o1?bqVF;6 Ex61: 对加速模型评估的优化 82
C.Ty\@U Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
5`H.{4@ Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
]p5]n*0X Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
VYC$Q;Z Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
mO(A'p "b Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
dAkJ5\=* Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
1}Mdo &:t Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
l Z f =# Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
gyf9D]W Ex67a: 六边形透镜阵列 88
]mSkjK w Ex67b: 矩形透镜阵列 88
S"skKh4w
Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
Z.rR) Ex67d: 矩形柱透镜 88
YR/%0^M'0 Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
w_h} c$;GK Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
K! I]0!: Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
g886Rh Ce Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
nTQ &nu! Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
oW\kJ>! Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
R-lpsvDDL2 Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
\mGo k<b4 Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
fNnX{Wq Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
`_Fxb@"R Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
D,sb {N Ex69c: 速率方程与单步骤 92
#$;i 4a Ex69d:
半导体增益 92
MQ vk&
AX Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
uXkc07 r' Ex69f: 速率方程的数值举例 93
%|\Af>o4d Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
a7Yz X 5 n Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
6<qVeO&uZ Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
sm9 /sX! Ex69j: 稳态速率方程的解 93
gof'NT\c Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
$-ICTp Ex70: Udata命令的显示 93
`m7w%J.> n Ex71: 纹影系统 94
)g
; !I L Ex72: 测试ABCD等价系统 94
{ Ne5*HFV Ex73: 动态存储测试 95
i4s_:%+ Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
nC 2e^=^ Ex75: 锥面镜 95
zP n 2 Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
vn(j i= Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
y 13Y,cz~B Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
@:%p#$V Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
:HW\awv Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
J _eu(d[9 。。。。后续还有目录
7*I:cga 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
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