前言
hH_\C.bL < Y)A ez 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。
0?*":o30 g3TqTs 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。
>0S(se$ 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。
m [<z/D an)Z .x 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。
g 9AA)Ykp 8iC9 xSH[% 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。
>6gduD!6I 不当之处，敬请指正！
6 ag0c&k tZygTvK/S r#(*x 2~, 目录
tN0? 前言 2
o'=i$Eb 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
0}9 2、带有反射壁的空心波导 7
]F
s r k 3、二元光学元件建模 14
KJW^pAj$B 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
^zKP5nzL 5、大气像差与自适应光学 26
z-m:l; 6、热晕效应 29
=\g K<Xh 7、部分相干光模拟 34
8Ud.}<
Zi 8、谐振腔的
优化设计 43
t: 03 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
mV.26D<c 10、非稳环形腔模拟 53
2#@-t{\3-p 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
/! M%9gu 12、体全息模拟 63
Cf.(/5X 13、利用全息图实现加密和解密 68
QeQxz1 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
9s#*~[E* 15、拉曼放大器 80
3XhLn/@ 16、瞬态拉曼效应 90
: 2A\X' @ 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
O
+Xu ?W] 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
+kx#"L: 19、光学参量振荡器 109
xG|lmYt76 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
H={5>;8G 21、ZIG-ZAG放大器 122
N3ccn 22、多程放大器 133
{4r } jH 23、调Q激光器 153
s:J QV 24、
光纤耦合系统仿真 161
IYe ,V L 25、相干增益模型 169
m0 ] Lc{ 26、谐振腔往返传输内的采样 181
JnS@} m 27、光纤激光器 191
!B R@"%hx p*| Ct GLAD案例索引手册
!=]cASPGD })C}'!+] 目录
R p zW- JPq ' C$ 目 录 i
HjT -5>I7f 
M<xF4L3] GLAD案例索引手册实物照片
Tz{-L%*# GLAD软件简介 1
x d!GRJ<I Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
+GT"n$ )+ Ex1a: 基本输入 2
b"eG8 Ex1b: RTF命令文件 3
jBJ|%K M Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
2[ 1lwV Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
7*@ BCu6 Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
n xs'qX(D Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
d+]/ 0J!c Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
WB\chb%ej# Ex3: 单位选择 7
_^p\
u Ex4: 变量、表达式和数值面 7
G`z=qa j Ex5: 简单透镜与平面镜 7
CUx [LZR7m Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
U?j[
8z Ex7: mirror/global命令 8
) @6iQ Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
,R=)^Gh { Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
b E b+oRI Ex8b: 离轴单抛物面 12
dQI6.$? Ex8c: 椭圆反射镜 12
zRgl`zRE r Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
du&9mOrr Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
3e1^r_YI Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
GE}>{x=^x Ex10: 宏、变量和udata命令 17
838@jip Ex11: 共焦非稳腔 17
gNSs T]) Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
-qpe;=g&f Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
8YO` TgW Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
T<U_Iq Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
0(+dXzcwM Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
h%! ,|[| Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
]Mj N)%hT Ex13: 相位像差 20
O[R
Ex13a: 各种像差的显示 21
_s+_M+@et Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
Im@Yx^gc Ex14: 光束拟合 23
Cf3<; Mp< Ex15: 拦光 24
U 8 n=Ro Ex16: 光阑与拦光 24
hv )d Ex17: 拉曼增益器 25
IaGF{O3. Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
Ee'wsL Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
qwY q9A$+ Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
ZvSEa{ Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
+u MK_ds~ Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
K&;/hdS=F Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
%=5 m!"F Ex24: 大气像差与自适应光学 31
DhT8Kh{ Ex24a: 大气像差 32
hc]5 f3Z Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
F*=}}H / Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
D "X`qF6U7 Ex25: 地对空激光通讯系统 32
o.])5i_HV Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
PB!*&T'! Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
5/i] Jni Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
j\2q2_f Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
}c'T]h\S 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
p0C|ECH Ex28: 相位阵列 35
9 tI E+RD Ex28a: 相位阵列 35
n@9R|biO Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
"\"sM{x Ex29: 带有风切变的大气像差 35
WR}<^a x Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
/qweozW_+ Ex31: 热晕效应 36
>{=~''d,w Ex31a: 无热晕效应传输 37
K b
z|h,< Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
y@\J7 h: Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
89J7hnJC Ex32: 相位共轭镜 37
9~}.f1z Ex33: 稳定腔 38
n4
J*04 K Ex33a: 半共焦腔 38
Fy^MI*}BZ Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
y-)5d Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
-{eI6#z|\A Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
_+.
)8
Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
J; Veza Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
`yrJ }f Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
k4YW;6<C+ Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
^zR*s |1Q Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
I=&Kn@^ Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
^q/_D%]C Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
A(wuRXnVWK Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
YfVZ59l4y6 Ex33l: 谐振腔耦合 43
W_h!Puj_ Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
y\< \P8X
Ex34: 单向稳定腔 45
6G<gA>V Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
L+NrU+:=C Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
LRv[,]b Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
S &F Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
'<&rMn Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
N
m@UM*D Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
@xN)mi Ex36: 有限差分传播函数 57
>jpk R Ex36a: FDP与软孔径 58
p$l'y""i Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
^-26K|{3 Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
}Bn` 0;] Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
6>F]Z)]} Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
oVeC@[U Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
*."50o=T Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
fi';Mb3B3 Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
nSB@xP#& Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
}vt> }%% Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
!Bn,f2 Ex38: 剪切干涉仪
i"
>kF@]c8 62
|Q*{yvfEo Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
YY
8vhnw Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
d`4F Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
E>k!d'+tb Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
rjL4t^rT Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
hbE~.[Y2r Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
:U/ x ( Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
?TY/'-M5 Ex46: 光束整形滤波器 68
?eri6D,86w Ex47: 增益片的建模 68
3}2a3) Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
')1p Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
_W gpk 0 Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
~a`
vk@8 Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
}TwSSF|}3 Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
[M&.' X Ex48: 倍频 70
&E`=pe/e Ex49: 单模的倍频 71
D:Fi/JY~ Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
e6uVUzP4 Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
Z,5B(X j Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
==Bxv:6 Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
|RZI]H% Ex52: 锥像差 72
P ze{5! Ex53: 厄米高斯函数 74
x aW9Sj0ZM Ex53a: 厄米高斯多项式 75
e~NF} 9#A Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
\Ea (f**2B Ex54: 拉盖尔函数 75
<,I]=+A Ex55: 远场中的散斑效应 75
TqTz Ex56: F-P腔与相干光注入 75
i=X
B0- Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
\wx Lt}T-Q 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
l$3YJ.n|s~ Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
9 O\N
K:2 Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
b]@@x;v$@ Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
f%Vdao [ Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
Vl%jpjqP Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
8 ;o*c6+ Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
[?nM) 4d Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
x`VA3nE9 Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
(K3 eb Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
G~KYFNHr Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
fm&pxQjg Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
l|5;&(Y+s Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
Rg~F[j$N Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
) @a_|q@V Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
FFpG>+ *3 Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
j=n<s</V Ex60a: 对散焦的简单优化 80
|7% #z~rT Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
i'`[dwfS Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
R/?ZbMn]! Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
,'>O#kD
Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
p@jwHlX Ex61: 对加速模型评估的优化 82
y sFp` Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
p5 JRG2zt Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
E% d3}@ Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
GLr7sack Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
8N9X1Mb | Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
d .t$V RO Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
t$-!1jq Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
~(K{D
D7[N Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
0.
mS^g,M- Ex67a: 六边形透镜阵列 88
98Ly zF9 Ex67b: 矩形透镜阵列 88
k07pI<a? Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
^~K[ bFbW Ex67d: 矩形柱透镜 88
5:|=/X%#qp Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
"]ZDs^7 Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
OO*2>Qy~z Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
8KHT"uc'*J Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
vz3#.a~2 Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
XWv; l) Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
%2^wyVkq: Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
2 C"[0*.[N Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
9#b/D&pX5 Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
W?X3 :1c9: Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
6 Eyinv Ex69c: 速率方程与单步骤 92
p}K.-S`MQ Ex69d:
半导体增益 92
qUKSo9 Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
8=,-r`oNy Ex69f: 速率方程的数值举例 93
2+cpNk$ Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
9s&Tv&%VN Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
OmLe+,7' Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
8ib%CYR Ex69j: 稳态速率方程的解 93
V2LvE.Kj Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
4rrR ;V"} Ex70: Udata命令的显示 93
] 3]=RuQK2 Ex71: 纹影系统 94
Zgt(zh_l Ex72: 测试ABCD等价系统 94
%3@-. = Ex73: 动态存储测试 95
jj6yf.r6 c Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
Hp5.jor(k Ex75: 锥面镜 95
6o<(,\ad [ Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
VCQo3k5
{ Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
{B[ }}wX$ Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
ubUVxYD? Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
6QAhVg: A Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
f[wxt n'r 。。。。后续还有目录
VMH^jCFp 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
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