前言
:PJ 5~7C B !>hHQ2
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。
CF|4, K) {3s=U"\ 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。
=t,}I\_^c 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。
?4G/f<ou S5a?KU 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。
((Jiv= % CFo>D\*J 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。
2<"kfa n 不当之处，敬请指正！
jv<C#0E^ 6 ;JlA}) 1?!z<< 目录
5Vq&w`sW 前言 2
B)^uGS W 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
$G
$147z 2、带有反射壁的空心波导 7
{`X O3 3、二元光学元件建模 14
^ p@ # 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
D'
d^rT| H 5、大气像差与自适应光学 26
$0(~ID 6、热晕效应 29
KG8:F].u( 7、部分相干光模拟 34
}{3XbvC 8、谐振腔的
优化设计 43
Qv v~nGq$ 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
"2J$~2{ N 10、非稳环形腔模拟 53
c5vi Y|C^ 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
"$@Wy,yp 12、体全息模拟 63
}VetaO2* 13、利用全息图实现加密和解密 68
N^Bjw?3 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
R:[IH2F s 15、拉曼放大器 80
|ORro
r} 16、瞬态拉曼效应 90
CVk.Ez6 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
O4l] Q 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
.YY LMI 19、光学参量振荡器 109
U&PwEh4uG 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
948 lL& 21、ZIG-ZAG放大器 122
=Su~i Oa 22、多程放大器 133
o?T01t= 23、调Q激光器 153
,p3moD
3 24、
光纤耦合系统仿真 161
R=/^5DZ} 25、相干增益模型 169
7BNu.5*y 26、谐振腔往返传输内的采样 181
Pr>Pxs r& 27、光纤激光器 191
8M5a& 35J"
{Xj2c]A1 GLAD案例索引手册
=
nIl$9
krt8yAkG 目录
\H6[6*JuB ug?])nO.C 目 录 i
Lt< KRs 
+ f+#W GLAD案例索引手册实物照片
_--kK+rU GLAD软件简介 1
i
wFI
lJ@ Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
"3\C;B6I Ex1a: 基本输入 2
S8S<> W Ex1b: RTF命令文件 3
Q,AM<\S Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
7K.in3M( Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
C=y[WsT Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
+CQ$-3 Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
_7k6hV Q Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
I7Uj<a=(q Ex3: 单位选择 7
"&@v[O)!xu Ex4: 变量、表达式和数值面 7
_7^4sR8= Ex5: 简单透镜与平面镜 7
(*X Sr Q Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
DqQ+8 w Ex7: mirror/global命令 8
2)W~7G ED Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
<* 4'H Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
,'FdUq )i Ex8b: 离轴单抛物面 12
MT?;9ZV} Ex8c: 椭圆反射镜 12
v[}g+3a Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
i^O(JC Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
FlqE!6[[ Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
83| 7#L Ex10: 宏、变量和udata命令 17
'7j!B1K- Ex11: 共焦非稳腔 17
) ]W|i9 Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
\_#Z~I{ Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
Qgel^"t]i Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
^kF-mM= Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
\i}:Vb(^ Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
/1!Wet}f Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
LY? `+/ Ex13: 相位像差 20
p2\mPFxEP Ex13a: 各种像差的显示 21
jQ 'r} ;; Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
/HiRbwQK# Ex14: 光束拟合 23
1~|o@CO Ex15: 拦光 24
i_KAD U&mP Ex16: 光阑与拦光 24
kz UP
Ex17: 拉曼增益器 25
HK/T`p# Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
B0&W wa: Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
g6wL\g{29 Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
XXe?@w2{ Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
$Qc`4x;N Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
Vw P+tM Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
0~;Owu Ex24: 大气像差与自适应光学 31
@h91: hb Ex24a: 大气像差 32
VD).UdUn Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
m%[Ul@!V Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
#+ <"`}]N Ex25: 地对空激光通讯系统 32
/3>5ex>PN Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
= MP?aH
[ Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
c[ n4{q1 Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
w:0=L`<Eu Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
}r)T75_1 Ex27c: 转换镜后面的大气像差与微扰以及自适应光学的影响 35
4 ,yS7l Ex28: 相位阵列 35
G[[hC[}I Ex28a: 相位阵列 35
k|-P&g Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
!}[,ODJ4 d Ex29: 带有风切变的大气像差 35
='p&T|& Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
=D@+_7\? Ex31: 热晕效应 36
XLeQxp= Ex31a: 无热晕效应传输 37
<%~`!n,t0 Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
OZ'=Xtbn Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
wE4:$+R}; Ex32: 相位共轭镜 37
GIyb0XjTw Ex33: 稳定腔 38
,$xV&w8f\" Ex33a: 半共焦腔 38
-#e3aXe Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
H f g2]N Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
wk'12r6=(- Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
F"?OLV1B& Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
w}`TJijl Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
/&` sB| Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
lebwGW,! Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
6H)T=Z| Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
X,Q'Xe / Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
X:c k Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
& YU;
K& Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
|IL/F]I Ex33l: 谐振腔耦合 43
)nI}K QJ< Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
42{\u 08Z Ex34: 单向稳定腔 45
+li<y`aw0 Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
WLB@]JvTBY Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
}K8W%h<3S Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
`o;E Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
fC \Cx;q- Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
{[<o)k .A Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
]V 4Fm{] Ex36: 有限差分传播函数 57
XlPi)3m4/S Ex36a: FDP与软孔径 58
>3v
j<v}m Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
iFypKpHg~ Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
3 kc.U Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
@`,~d{ziF Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
3/j^Ao\fw Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
sX :)g>b Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
_~=qByD
Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
d [p-zn. Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
.d4L@{V Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
D #`o Ex38: 剪切干涉仪
U i^~A 62
wd
4]Z0; Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
rQuozbBb Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
f<$>?o&y Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
I 19 / Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
;E!(W=]*F Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
!P_8D*^9 Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
L355uaj Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
T@S\:P Ex46: 光束整形滤波器 68
b! h*I>` Ex47: 增益片的建模 68
; F/yS2p Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
0G= bu5 Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
KliMw*5( Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
" 0:&x
n8L Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
eL vbPE_ Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
YEbB 3N Ex48: 倍频 70
N>+s8L.? Ex49: 单模的倍频 71
3>+9Rru Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
=}$YZ uzmU Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
h8ikM&fl Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
/CE]7m,7~K Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
e
Qz_,vTk Ex52: 锥像差 72
P_ [A Ex53: 厄米高斯函数 74
U@ 6bH@v5 Ex53a: 厄米高斯多项式 75
g?}$"=B Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
g}vOp3 ^ Ex54: 拉盖尔函数 75
m$bX;F}T Ex55: 远场中的散斑效应 75
"RkbT O Ex56: F-P腔与相干光注入 75
<#[_S$ 54 Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
#lf3$Tm D 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
e m@bxyMm 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
w[W yT`6h! Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
x=/`W^t2 Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
ptCF W_UV Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
':mw(` Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
~=!d>f~U Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
(O v{gj^ Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
L,m '/} $ Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
&gNb+z+ Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
XMR$I&;G8 Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
"5 /i Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
~)Z MGx Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
7jj.maK Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
:Z}d#Rbl Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
[YGPcGw Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
cJ}J4? Ex60a: 对散焦的简单优化 80
ir72fSe Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
pBd_Ba N Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
HFtl4P Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
F7FUoew< Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
,t2yw Ex61: 对加速模型评估的优化 82
M_:_(y>l Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
4P>[ ]~S Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
z
?3G` Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
MR) *Xh Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
FnoE\2}9 Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
sQ)D.9\~ Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
B"07:sO Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
n]15 ~GO. Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
_RT JEG Ex67a: 六边形透镜阵列 88
oCCTRLb02 Ex67b: 矩形透镜阵列 88
g!#M0 Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
CQ4MQ<BJ. Ex67d: 矩形柱透镜 88
j,]KidDWm Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
e[Tu.$f-
Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
% ![%wI? Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
\$g,Hgp/< Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
p#]D-?CM) Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
*2? -6 Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
v$P<:M M Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
hS( )OY Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
E1=WH-iA0 Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
kF1Tg KSd Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
}o'WR'LX Ex69c: 速率方程与单步骤 92
o'Uaz*-po Ex69d:
半导体增益 92
~6<'cun@x Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
BE#s@-zR=p Ex69f: 速率方程的数值举例 93
| 4slG Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
jMpV c
E# Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
!xIK<H{* Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
r Ljb'\<* Ex69j: 稳态速率方程的解 93
0xSWoz[i6~ Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
<\9M+ Ex70: Udata命令的显示 93
bm</qF'T6 Ex71: 纹影系统 94
M6j!_0 j Ex72: 测试ABCD等价系统 94
e"){B Ex73: 动态存储测试 95
Bb~Q]V=x; Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
$4*wK@xu Ex75: 锥面镜 95
K [.*8 Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
6] Vf`i Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
=vpXYj Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
N084k} io Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
daX$=n Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
(]Pr [xB 。。。。后续还有目录
k|r+/gIV 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
A#&,S4Wi| S260h,(,
