前言
E37@BfpO3 ;hZ@C!S : 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。
db XG?K][ M:SxAo-D2 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。
]\e zES 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。
o <'gM]$ X>6a@$Mx P GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种
透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟。
C/Z"W@7#; .e AC!R 为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能，熟悉GLAD的使用，本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读，希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。
*3K"Kc2 不当之处，敬请指正！
Mww]l[1'EL Ja&%J: +J4t0x 目录
u~k wNN9t3 前言 2
o|W? a#_\ 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
X m3t
xp# 2、带有反射壁的空心波导 7
^Bb_NcU 3、二元光学元件建模 14
!!86Sv 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
>g2B5K Y 5、大气像差与自适应光学 26
Vel;t< 1 6、热晕效应 29
O?WaMfS[1 7、部分相干光模拟 34
l!=WqIZ 8、谐振腔的
优化设计 43
\}=b/FL=U 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
bsr y([N>w 10、非稳环形腔模拟 53
7. .vaq# 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
7e<Q {aB 12、体全息模拟 63
,H?p9L; qp 13、利用全息图实现加密和解密 68
t_rDX hM 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
rh&on p
O 15、拉曼放大器 80
@^%_ir( 16、瞬态拉曼效应 90
iFA"m;$ 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
QA(,K}z~^S 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
9F](%/ 19、光学参量振荡器 109
5!zvoX9 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
/<$"c"UQ 21、ZIG-ZAG放大器 122
,Tl5@RN 22、多程放大器 133
GvOA s-$ 23、调Q激光器 153
eNFUjDm 24、
光纤耦合系统仿真 161
(<X dj ^v 25、相干增益模型 169
Ag6
( 26、谐振腔往返传输内的采样 181
R6XMBYK^ 27、光纤激光器 191
N0[I2'^. ^BX@0"&- GLAD案例索引手册
0AKwZ'
&H o
z{j2 % 目录
BfT, |q2lTbJ 目 录 i
g4~qc I=a 
ek)(pJ(+# GLAD案例索引手册实物照片
}YP7x| GLAD软件简介 1
rb'Gv e W[ Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
\ZRoTh Ex1a: 基本输入 2
Z D%_PgiT Ex1b: RTF命令文件 3
1>VS/H` Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
0 Zh
_Q Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
Y0\\(0j6 4 Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
Td1ba ^J Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
&2=KQ\HO Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
#cG479X" Ex3: 单位选择 7
-3t BN*0+ Ex4: 变量、表达式和数值面 7
E E 6|9K> Ex5: 简单透镜与平面镜 7
5I1J)K; Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
JvL'gJ$70 Ex7: mirror/global命令 8
\_AEuz3
F Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
78C J Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
Gc!8v }[7J Ex8b: 离轴单抛物面 12
\%Rta$ O?S Ex8c: 椭圆反射镜 12
=awO63j> Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
wrYQ=u#Z Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
IW o~s Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
`L#?eQ{ Ex10: 宏、变量和udata命令 17
iv+jv2ZF% Ex11: 共焦非稳腔 17
B8AzN9v&"N Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
)?&kQ^@v Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
Ja v2A6a Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
*P R_Y=v% Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
L ?27q Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
6//FZ:q Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
^;$a_$ | Ex13: 相位像差 20
} FiN 7# Ex13a: 各种像差的显示 21
L1kM~M Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
E97+GJ3 Ex14: 光束拟合 23
p_qm}zp
Ex15: 拦光 24
K6{ bYho Ex16: 光阑与拦光 24
S ?7V
"LF Ex17: 拉曼增益器 25
prEu9$:t Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
p?$G>nkdq Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
PT#eX S9_ Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
&s^>S? L- Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
04PoBv~g Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
Lp`<L -s Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
Cz@FZb8 Ex24: 大气像差与自适应光学 31
B UQn+;be Ex24a: 大气像差 32
f\);HJbg Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
#} ~p^ 0 Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
(vAv^A*i} Ex25: 地对空激光通讯系统 32
L;M^>{> Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
aaz"` ,7_ Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
) @bH" Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
rW~?0 Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
c Z6p^ 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
x` +
l# Ex28: 相位阵列 35
e(w/m(!Wny Ex28a: 相位阵列 35
$FQcDo|[ Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
+*_fN ]M Ex29: 带有风切变的大气像差 35
=Esbeb7P Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
`e? ;vA& Ex31: 热晕效应 36
?D(FNd Ex31a: 无热晕效应传输 37
EARfbb"SG7 Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
m c\ C Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
J7ktfyQ0W Ex32: 相位共轭镜 37
BLwfm+ m" Ex33: 稳定腔 38
;Lsjh# Ex33a: 半共焦腔 38
x\`R W 3 K Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
n4WSV Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
w.D4dv_H Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
0ck&kpL:9 Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
]CIQq1iY Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
OgKWgvy Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
/1 US, Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
EItxRHV5 Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
wrQydI Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
m X@j Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
oE!hF }O Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
]HyHz9QkL Ex33l: 谐振腔耦合 43
@TA8^ND Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
BZJKiiD Ex34: 单向稳定腔 45
#u 8*CA9 Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
,Um 5S 6 Z Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
>HcYVp~G Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
8> Du Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
Bw 3F7W~l Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
NWJcFj_ Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
JlC<MQ? Ex36: 有限差分传播函数 57
'!wPnYT@D Ex36a: FDP与软孔径 58
%Lp2jyv . Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
Ql~#((K Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
}c`
?0FQ Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
W>Mse[6`c Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
wTTTrk Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
C~ZE95 g Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
VLh%XoQx[ Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
t7|MkX1 Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
9 m\ )\/V Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
|.b%rVu Ex38: 剪切干涉仪
0 W~.WkD 62
H\)gE> Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
<#xrrRhm} Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
w:: r? .9 Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
=<[7J] % Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
Y O@hE> Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
|x d@M-l n Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
v]WH8GI Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
nU} ~I)@V Ex46: 光束整形滤波器 68
%<aImR] Ex47: 增益片的建模 68
?_VRfeztw Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
a?zR8$t| Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
j6n2dMRvSE Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
h`?y 2?O Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
,dHP`j ? Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
tCZpfZ@+= Ex48: 倍频 70
B ;eW/#` Ex49: 单模的倍频 71
Rr+qg t;f5 Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
LKqRvPnh Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
ZJ ^s} Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
@<vF]\Ce Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
=a?a@+ Ex52: 锥像差 72
g9DG=\*A Ex53: 厄米高斯函数 74
3hc#FmLr2b Ex53a: 厄米高斯多项式 75
}US7 N w Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
]dd[WHA Ex54: 拉盖尔函数 75
U+4HG Ex55: 远场中的散斑效应 75
B^Xy0fq Ex56: F-P腔与相干光注入 75
HjV\lcK:v Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
s,84* 6u Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
3QCMK^#Z: Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
+``>,O6 Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
Lb!r(o>8Cb Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
BwJNi6, Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
=f o4x|{O Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
kfVZ=`p} Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
w'd.; Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
6/|U Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
;)gLjF/F7 Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
q 4_** Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
m DZ=Due1 Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
lNHNL
a>W Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
{b(rm,% Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
9^oo-,Su_ Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
,SAb C*nq Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
?4:rP@ Ex60a: 对散焦的简单优化 80
+q7qK* Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
iNt 4> Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
;JYoW{2 Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
pNu qT* Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
Wt(Kd5k0'2 Ex61: 对加速模型评估的优化 82
/;DjJpwf0 Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
^ b@! dS Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
/n(9&'H< Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
hPcS,
p{% Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
>Z}@7$(7!~ Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
:H{Bb{B% Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
$> ;a 'f~ Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
EVG"._I@ Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
9-b 8`|s Ex67a: 六边形透镜阵列 88
C} 9Kx }q Ex67b: 矩形透镜阵列 88
@2u#93Y Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
}0Y`|H\v Ex67d: 矩形柱透镜 88
Hv3W{| Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
3#9 uEDdE Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
{ZG:M}ieN Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
=m~r uZ / Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
zFOL(s.h|0 Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
691G15 Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
\Y9I~8\ gB Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
{f-XyF1` Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
wajZqC2yg Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
~*,Wj?~+7 Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
PzLJ/QER Ex69c: 速率方程与单步骤 92
oQ{cSTh j Ex69d:
半导体增益 92
qT$ )Rb& Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
uN y!< u Ex69f: 速率方程的数值举例 93
5.dl>, Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
_@~PL>g"p Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
~ibF M5m Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
Y3<b~!f Ex69j: 稳态速率方程的解 93
\ p3v#0R{ Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
fL2 ^\dB ; Ex70: Udata命令的显示 93
q4+Yv2e
<r Ex71: 纹影系统 94
>{b3>s ~T Ex72: 测试ABCD等价系统 94
:b5XK v^ Ex73: 动态存储测试 95
A0OB$OK Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
3 tF: Ex75: 锥面镜 95
i$["aP~G Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
2qlIy Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
7x (v? Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
W1hX?!xp! Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
z<i,D08|d Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
# v+;: 。。。。后续还有目录
C;pti r1G; 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
S_$nCyaH2 u (AA`S" 
