前言
FW{ K[km^P ,RP 9v* 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。
(B! DBnq $xjfW/k? M GLAD使用复振幅来描述光束，采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析，几乎能对所有类型的激光系统进行分析，或对物理
光学系统做完整的端-对-端的分析处理，还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。
Np/vPaAk GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。
WuTkYiF DgB;6W l GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种
透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟。
ImbA2Gcs VmRfnH" 为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能，熟悉GLAD的使用，本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读，希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。
DhD##5 a 不当之处，敬请指正！
h.NC G96S .}:*tvot V/zmbo) 目录
gAf4 w q 前言 2
@jrxbo;5 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
@a,=ApS" 2、带有反射壁的空心波导 7
:[0 )Uu{ 3、二元光学元件建模 14
RL fQT_V 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
^ dE[ ; 5、大气像差与自适应光学 26
=YD<q:n4 6、热晕效应 29
6~x a^3G: 7、部分相干光模拟 34
ef/43+F^x 8、谐振腔的
优化设计 43
QS1lg 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
)<qL8#["U 10、非稳环形腔模拟 53
^Y5I OX: 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
|$~]|SK 12、体全息模拟 63
wSPmiJ/! 13、利用全息图实现加密和解密 68
J6" GHbsO 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
{JF"PAS7 15、拉曼放大器 80
9v SKIq 16、瞬态拉曼效应 90
B+Ft
> 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
(@;^uVJP 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
R~fk/T ? 19、光学参量振荡器 109
u]i%<Yy89 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
bm4Bq>*=U 21、ZIG-ZAG放大器 122
xvomn`X1 22、多程放大器 133
\&ki79Ly- 23、调Q激光器 153
,+I]\ZeO 24、
光纤耦合系统仿真 161
#^R@E Z 25、相干增益模型 169
]>%2,+5 26、谐振腔往返传输内的采样 181
o$V0(1N 27、光纤激光器 191
VT=gb/W6)a 5?([jAOf GLAD案例索引手册
w.#z>4#3- k 8%@PC$ 目录
Sw5:T F^S]7{ 目 录 i
[x]~G 
pS}IU{#; GLAD案例索引手册实物照片
1LAd5X GLAD软件简介 1
oN%zpz;OR Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
%d%?\jV b Ex1a: 基本输入 2
%~8f0B|im Ex1b: RTF命令文件 3
] yL+lv Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
l-S0Gn/'X Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
[-\U)>MY(p Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
,np|KoG|M Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
:8==Bu Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
+{C)^!zBK Ex3: 单位选择 7
rK`^ A Ex4: 变量、表达式和数值面 7
Q
w - z Ex5: 简单透镜与平面镜 7
{ 9.UeVz Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
p
. P#S Ex7: mirror/global命令 8
p<}y' 7( Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
tE < ?L Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
]<L~f~vU Ex8b: 离轴单抛物面 12
pl)?4[`LUc Ex8c: 椭圆反射镜 12
}V`_ (%Q-e Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
#8ltV` Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
x$D^Bh, Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
%e3E}m> Ex10: 宏、变量和udata命令 17
" a,4E{7 Ex11: 共焦非稳腔 17
1~3dX[& Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
>VQLC&u ( Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
|@yYM-;6 Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
N&kUTSd Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
9F?-zn;2s Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
[{Q$$aV1 Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
Un,'a8>V` Ex13: 相位像差 20
5?? }9 Ex13a: 各种像差的显示 21
qswC> Gi Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
3EY
m@ oZj Ex14: 光束拟合 23
);6f8H@G Ex15: 拦光 24
$!y^t $u$@ Ex16: 光阑与拦光 24
yFQaNuZPC Ex17: 拉曼增益器 25
H$ g* Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
CR%h$+dzy Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
,d&3IhYhD Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
)pT5"{ Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
(v|<"
tv Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
+ G[zE Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
u%E8&T8, Ex24: 大气像差与自适应光学 31
s/s&d pT * Ex24a: 大气像差 32
-1d*zySL Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
c00rq ~<K Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
D %)L "5C Ex25: 地对空激光通讯系统 32
m)"(S Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
B8n[ E Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
NH}o`x/ Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
\[.qN Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
%"fO^KA.h] 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
RWo7_X O Ex28: 相位阵列 35
6Nh GTLI Ex28a: 相位阵列 35
$C fp1# Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
Kg"eS`- Ex29: 带有风切变的大气像差 35
J'7;+.s( Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
VP^Yf_ Ex31: 热晕效应 36
B@0#*I
Rm Ex31a: 无热晕效应传输 37
% XZ &( Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
-PGxG 8S Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
!6RDq` Ex32: 相位共轭镜 37
{=mGXd`x?l Ex33: 稳定腔 38
GiEt;8 Ex33a: 半共焦腔 38
v t * Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
K%mR=u# %& Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
qGEp 6b H Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
w5~j|c=_W Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
j>:N0:
Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
5;p|iT Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
|3!) Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
Pmd[2/][ Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
Yk|.UuXT Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
1Q? RD%lkf Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
" M?dU^U^ Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
FdzdoMY Ex33l: 谐振腔耦合 43
eL(<p ] Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
K/f-9hE F Ex34: 单向稳定腔 45
{ AYW
C6Y Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
2y;vX|lX] Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
RtHai[j Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
Hv^Bw{"/R Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
sCrP+K0D Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
tcv(<0 Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
3 e1-w$z&S Ex36: 有限差分传播函数 57
j=M%*`@ Ex36a: FDP与软孔径 58
<4vCx Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
Q*PcO \Y!y Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
QkD
~ Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
tUc<ExvP , Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
*PL&CDu=) Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
4* >j:1 Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
{4 Kvr4)4 Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
_u$DcA8B Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
LDHu10l Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
Hv,ll1@h Ex38: 剪切干涉仪
4=| Q2qgFV 62
IjRUr \ l Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
Z.Z;p/ 4F Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
$6wSqH?q Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
o ^UOkxs. Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
J@_^] Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
vn$=be8l4 Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
}s<;YC Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
i.)n#@M2 Ex46: 光束整形滤波器 68
s=jYQ5nv Ex47: 增益片的建模 68
`H$XO{w Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
xi "3NF%= Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
Kd+E]$F_OH Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
sfn^R+x4,9 Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
~B"HI+:\L Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
np6G~0Y` Ex48: 倍频 70
C{uT 1` Ex49: 单模的倍频 71
IBJNs $ Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
!s1<)%Jt Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
Y]0c%Fd Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
F9K0 Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
Il&7n_ H Ex52: 锥像差 72
^$l Z Ex53: 厄米高斯函数 74
7R:Ij[dV Ex53a: 厄米高斯多项式 75
U{oM*[ Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
IA. 7If&k Ex54: 拉盖尔函数 75
>(ig Va Z> Ex55: 远场中的散斑效应 75
e8xq`:4Y Ex56: F-P腔与相干光注入 75
S8/~'<out Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
"ckK{kS4~ Ex56b: 在古伊相位附近对注入信号光进行扫面，峰值出现在140° 76
cw
2!V@ Ex56c: 通过正交化确定损耗第二小的模式的古伊相位及其建立过程 76
ij-'M{f Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
@U5gxK* Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
%?gG-R Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
+O 7(
>a Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
2h51zG#qd Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
-A
w]b} #v Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
rmkBp_i{| Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
~<VxtcEBz Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
Z@Q*An Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
g&2g>] Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
Y3:HQ0w`| Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
=oL:|$Pj Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
GyQF R ? Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
W9w(a:~hY Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
Ah7"qv'L\ Ex60a: 对散焦的简单优化 80
n)q8y0if Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
vJ'22)n Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
kGAg XtE Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
:K 2
X~Ty Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
0 O`Rh"O Ex61: 对加速模型评估的优化 82
$aJay]F Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
ff.k1%wr^ Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
Q34u>VkdQI Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
!vu-`u~86 Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
xk>cdgt Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
dyn)KDS Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
h?n?3x!( Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
v\?J=|S+ Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
IW<rmP=R& Ex67a: 六边形透镜阵列 88
\X*y~)+K` Ex67b: 矩形透镜阵列 88
}9\6!GY0 Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
"M
iJM+, Ex67d: 矩形柱透镜 88
w@,p` Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
\D z? h Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
aanS^t0 Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
QlMLWi Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
us|Hb Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
G ^d p9A Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
\a;xJzc9 Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
oZY|o 0/9 Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
(VM CVZ Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
7 SJ=2 Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
q9 ra Ex69c: 速率方程与单步骤 92
}1 qQ7}v Ex69d:
半导体增益 92
dX 1jn;7 Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
T=-UcF Ex69f: 速率方程的数值举例 93
o#wly%i ') Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
Ir>4- @ Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
Fw-Rv'\ Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
5<PNl ~0 Ex69j: 稳态速率方程的解 93
aB;f*x Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
w>X@
, Ex70: Udata命令的显示 93
7M~ /
q. Ex71: 纹影系统 94
MFa/%O_* Ex72: 测试ABCD等价系统 94
NCi~. I Ex73: 动态存储测试 95
2=K|kp5 Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
!^F_7u@Q Ex75: 锥面镜 95
BSHS)_x s Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
AzJ;E tR Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
3^
UoK Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
tTTHQ7o*BD Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
(kY 0< Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
hL/u5h%$ 。。。。后续还有目录
=6ru%.8U, 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
Ip7#${f5M YL|)`m0-^5 
