前言
'Qa5n\HX$ WRW WskP 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。
HBH$
5W/{h q8}} 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。
BZK2$0 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。
JB3 "EFv k<a ;[_S 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。
XZ`:wmc| ^/H W$8wEi 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。
$B;_Jo\| 不当之处，敬请指正！
H~noJIw# nVE9^')8V 0Vkl`DmeM. 目录
9'?se5\ 前言 2
bB!#:j>(v 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
?38lHn`FyQ 2、带有反射壁的空心波导 7
_A98 3、二元光学元件建模 14
%SrM|&[ 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
"13 "`!m 5、大气像差与自适应光学 26
&?0: v`4Y 6、热晕效应 29
:4:N f 7、部分相干光模拟 34
!v|FT.
T` 8、谐振腔的
优化设计 43
5;\gJf 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
[U>@ ,BH 10、非稳环形腔模拟 53
VIC0}LT0R 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
CS 8jA\ 12、体全息模拟 63
n`ViTwd]MQ 13、利用全息图实现加密和解密 68
W3r ?7!~ 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
(-0ePSOG 15、拉曼放大器 80
?-MP_9!JK 16、瞬态拉曼效应 90
K<4Kk3 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
%dMqpY7 " 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
k1^\| 19、光学参量振荡器 109
+-<}+8G; 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
k|vI<:'p, 21、ZIG-ZAG放大器 122
QzOkpewf 22、多程放大器 133
J@_ctGv 23、调Q激光器 153
]5 Qy 24、
光纤耦合系统仿真 161
s&a1y~r v 25、相干增益模型 169
sa1h%< 26、谐振腔往返传输内的采样 181
vAb^]d 27、光纤激光器 191
7j$Pt8$ %zBCq"y GLAD案例索引手册
< IJu7t> : i~W
} r 目录
b| xpNd- }|\d+V2On 目 录 i
_;1}x%4v 
vxFTen{-F GLAD案例索引手册实物照片
oVvc? P GLAD软件简介 1
Pq9|WV#F5/ Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
m8R9{LC Ex1a: 基本输入 2
ritBU:6 Ex1b: RTF命令文件 3
3S*AxA eg Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
0'5/K , Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
%" D%: Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
5U`ZbG Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
0 B@n{PvR0 Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
dS2G}L^L Ex3: 单位选择 7
@"-</x3o Ex4: 变量、表达式和数值面 7
k o;>#:: Ex5: 简单透镜与平面镜 7
wh6yPVVF/ Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
/ID3s`D) Ex7: mirror/global命令 8
fq )vK Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
T9W`?A Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
lot%N(mB` Ex8b: 离轴单抛物面 12
<BFQ: Ex8c: 椭圆反射镜 12
?BA]7M(,4 Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
b[9&l|y^ Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
~{hxR)x9 Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
kOO Gw:/ Ex10: 宏、变量和udata命令 17
N`@NiJ(O; Ex11: 共焦非稳腔 17
/1N6X.Zb Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
x8Loyt_C Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
(*}yjUYLZ Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
3E3U /K Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
Snp| !e Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
r{\1wt Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
dzLQI}89+k Ex13: 相位像差 20
6E(Qx~i L Ex13a: 各种像差的显示 21
} En Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
XU!2YO)t;! Ex14: 光束拟合 23
Zl 9aDg Ex15: 拦光 24
]]7 mlQ Ex16: 光阑与拦光 24
-;f*VM.a Ex17: 拉曼增益器 25
<,o>Wx*1C Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
0 a8/B>
Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
b@RHc!,>jV Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
We0.3aG Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
valtev0< Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
'z76 Sa Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
!It`+0S
b Ex24: 大气像差与自适应光学 31
)u))n# P Ex24a: 大气像差 32
^` un'5Vk Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
9T#;,{VQ Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
afjtn_IB Ex25: 地对空激光通讯系统 32
3bO(?l`3h Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
V5+SWXZ Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
SG b;!T * Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
? X@fK Aj Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
c/c$D;T 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
N0hE4t Ex28: 相位阵列 35
R $; n)_H Ex28a: 相位阵列 35
zdXkR] Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
%%(R@kh9 Ex29: 带有风切变的大气像差 35
wFG3KzEq ~ Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
U(~+o Ex31: 热晕效应 36
+`3!I Ex31a: 无热晕效应传输 37
G t9&)/# Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
Gy=B&bo Z Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
hi g2
Ex32: 相位共轭镜 37
xsWur(> ] Ex33: 稳定腔 38
WJI[9@^I~ Ex33a: 半共焦腔 38
(sVi\R Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
SG6 sw]x Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
E =){K Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
lu Q~YjH Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
~]ZpA-*@Ut Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
[+qCs7' Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
k,euhA/& Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
a pE Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
Gh PK-+"X Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
s-dLZ.9F Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
'X shmZ0& Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
N},n `Yl. Ex33l: 谐振腔耦合 43
$-[CG7VgX% Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
/x3/Ubmz~x Ex34: 单向稳定腔 45
i<p k6rO1 Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
T|tOTk Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
j0@[Br %7 Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
O%r; 5kP Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
b!M"VDjQ Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
LM2TZ Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
.*elggM Ex36: 有限差分传播函数 57
xe/( Ex36a: FDP与软孔径 58
#s!'+|2n Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
b(9FZ]7S Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
#r3l[ bKK Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
.^b;osAU Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
^e+a Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
(Vo>e =q Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
GguFo+YeZ Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
.!JVr" 8 Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
N/GQt\tV< Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
9{: O{nl Ex38: 剪切干涉仪
\W%UZs 62
' = l[;Q^Q Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
F{ELSKcp. Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
S4=R^];l Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
.L~Nq%g1 Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
n-DVT;y Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
JgHM?AWg| Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
iDf,e Kk$' Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
}. z&P' Ex46: 光束整形滤波器 68
Bn!$UUC Ex47: 增益片的建模 68
bGorH=pb5R Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
w |l1' Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
ntmyNf?; Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
^Idle*+ Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
\Y{k7^G}A Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
Y 6&wJ< Ex48: 倍频 70
'g9"Qv?0{` Ex49: 单模的倍频 71
!~h}8 'a? Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
DLCkM*' Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
}W
^: cp Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
T 6~_Q}6 Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
yS=oUE$ Ex52: 锥像差 72
S/ibb& Ex53: 厄米高斯函数 74
\w'*z&`W9 Ex53a: 厄米高斯多项式 75
/y>>JxAEb Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
~xoF6 CF Ex54: 拉盖尔函数 75
\cCV6A[ Ex55: 远场中的散斑效应 75
mg, j:, Ex56: F-P腔与相干光注入 75
`8FUX= Sh Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
r#6_]ep}<' 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
Iuh/I +[7 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
[b $4Shx Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
n3sUbs; Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
xz:J Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
| `;54_f Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
r/*=%~* Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
( #; `"Yu Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
SvR7e C Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
SI8%M=P> Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
)Jv[xY~ Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
Vi$-Bw$@ Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
c,*9K/: Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
+[xnZ$Iev Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
CSCN['x Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
hxS 6:5Uc Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
\.g\Zib ) Ex60a: 对散焦的简单优化 80
~gu3g^<0v Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
S ua[O$ Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
6eokCc"o Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
5MSB dO Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
_$>pw< Ex61: 对加速模型评估的优化 82
V"!G2& Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
K x~|jq Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
m%PC8bf`S Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
Xj*vh
m%i Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
%r+vSGt;5 Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
O= 9-Qv| Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
TW^/sx Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
$u/E\l Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
[7 YPl9 Ex67a: 六边形透镜阵列 88
%N#%|2B Ex67b: 矩形透镜阵列 88
V:G>G'Eh0 Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
t
R6
+G Ex67d: 矩形柱透镜 88
XerbUkZ Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
b<]n%Q'n Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
AL5Vu$V~n} Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
\qUK P"dr Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
nQ GQWg` Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
ZR\VCVH\^ Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
gqWupL
Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
/W<>G7%. Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
e]Zngt? b Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
|] Qg7m,O Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
wW" z Ex69c: 速率方程与单步骤 92
BW, mw q Ex69d:
半导体增益 92
+<prgP`v Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
!a~`Bs$'jr Ex69f: 速率方程的数值举例 93
rcGb[=B f Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
Wpc|`e< Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
2c/Ys4/H4] Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
* Y@nVi Ex69j: 稳态速率方程的解 93
}(<%`G6N Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
ezn ypY= Ex70: Udata命令的显示 93
S(mF%WJ Ex71: 纹影系统 94
+t2SzQ j> Ex72: 测试ABCD等价系统 94
i>[_r,-\[ Ex73: 动态存储测试 95
Qeu\&%C!< Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
.I@CS>j Ex75: 锥面镜 95
dik9 >*"|o Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
IuZ) [*W Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
9 fMau Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
4 QZ?}iz Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
^'jEnN( Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
iKas/8 。。。。后续还有目录
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