前言
G[wa,j^hu $B(B 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。
_x>u "w XFX:) l#o 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。
] w')~yk 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。
HWHGxg['r L'Wcb
=; 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。
$U6)km4 M2m@N-+R
为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能，熟悉GLAD的使用，本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读，希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。
+ XIN-8 不当之处，敬请指正！
b. t] p uS&bfx2 t;?
q#!uc 目录
Q"(i 前言 2
&KD
m5p 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
?HBc7$nW 2、带有反射壁的空心波导 7
,0 ]) ] 3、二元光学元件建模 14
E.BMm/WH 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
N8!B2uPQ 5、大气像差与自适应光学 26
O c" 2|X 6、热晕效应 29
gfp#G,/B 7、部分相干光模拟 34
T{ojla( 8、谐振腔的
优化设计 43
%i96@ 6O 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
=?/J.[)<* 10、非稳环形腔模拟 53
3c
^_IuW- 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
iaR'):TD 12、体全息模拟 63
kdv>QZ 13、利用全息图实现加密和解密 68
} $OQw'L[ 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
\75%[;. 15、拉曼放大器 80
ANW a%%\T 16、瞬态拉曼效应 90
gE%- Pf~ 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
Ok,hm.| 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
0Uybh.dC 19、光学参量振荡器 109
uODpIxN 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
,qC_[PUT 21、ZIG-ZAG放大器 122
BG=h1ybz 22、多程放大器 133
Dn9Ta}miTO 23、调Q激光器 153
3s$m0 24、
光纤耦合系统仿真 161
oS]XE!^M 25、相干增益模型 169
gB&'MA! 26、谐振腔往返传输内的采样 181
iJ#sg+ 27、光纤激光器 191
+nZx{d,wt 2"2b\b}my GLAD案例索引手册
5Rc
5/ m xr o 目录
TMq\}k-I5 P,*R@N 目 录 i
S=o Ab& 
6Si z9 GLAD案例索引手册实物照片
P=V~/,>SZ! GLAD软件简介 1
zg "<N Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
Vw+U? Ex1a: 基本输入 2
5B"j\TwQ Ex1b: RTF命令文件 3
( vg oG5 Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
3F<My+J Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
z}kD :A)a Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
qy.Mi{=~: Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
T?Hs_u { Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
A5 /Q:8b Ex3: 单位选择 7
6 Rg{^E Rf Ex4: 变量、表达式和数值面 7
m~%IHWO' Ex5: 简单透镜与平面镜 7
z0doL b^! Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
F4KXx^~o Ex7: mirror/global命令 8
bluhiiATd Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
~6E
`6;` Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
#dU-*wmJ Ex8b: 离轴单抛物面 12
3>c<E1 Ex8c: 椭圆反射镜 12
Gi?" Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
`WX @1 ]m Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
LzP+l>m Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
CH!Lf,G Ex10: 宏、变量和udata命令 17
Nx,.4CI
Ex11: 共焦非稳腔 17
"1WwSh}Z Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
c]#F^(-A` Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
epR7p^`7 Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
abx /h#_q Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
&*A7{76x Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
j l%27Ld Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
?/5WM% Ex13: 相位像差 20
"0pu_ Ex13a: 各种像差的显示 21
"Lw[ $ Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
4f'1g1@$ Ex14: 光束拟合 23
auK*\Wjm? Ex15: 拦光 24
)jm}h7, Ex16: 光阑与拦光 24
bw&8"k>D? Ex17: 拉曼增益器 25
[,yoFm% " Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
Gdb6 U{ Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
lN - vFna Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
{p=`" H> Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
2tMe# V Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
|W:xbtPNy Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
bM+}j+0 Ex24: 大气像差与自适应光学 31
luY#l!mx3 Ex24a: 大气像差 32
8t25wPlx Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
!EB<e5}8wK Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
ER;?[ ! Ex25: 地对空激光通讯系统 32
lhZXq!2p Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
w|lA%H7`J Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
*S%~0= Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
~M _ @_ Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
!?#B*JGFS 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
U["'>&B Ex28: 相位阵列 35
>cpT_M&C, Ex28a: 相位阵列 35
Y HSdaocp Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
mu@He&w" Ex29: 带有风切变的大气像差 35
Utd`T+AF* Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
~
HN Ex31: 热晕效应 36
t<h[Lb%{T4 Ex31a: 无热晕效应传输 37
wa T'|9{ Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
3k3-Ts Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
+#ufW%ZG Ex32: 相位共轭镜 37
9EH hVi Ex33: 稳定腔 38
H QGn[7JW Ex33a: 半共焦腔 38
AAuH}W>n Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
z_nv|5" Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
R2,Z`I Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
VC~1QPC9 Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
n-P<y Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
C%&A9(j G Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
t}6QU Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
&|MdBJ Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
OYW:I1K<5 Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
vJI]ZnL{ Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
#$n >+ lc Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
tx`gXtO$ Ex33l: 谐振腔耦合 43
[/E|n[Bx Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
FWC\(f Ex34: 单向稳定腔 45
<UsFB F Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
y Ny,$1 Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
g&&- Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
IX+!+XC"U Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
c`,'[Q5(O Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
}ZqnsLu[) Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
f^Io:V\ Ex36: 有限差分传播函数 57
]8 vsr$E# Ex36a: FDP与软孔径 58
[Z]%jABR Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
y$$|_
l@ Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
8SGqDaRt Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
/dI8o Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
7! sR%h5p Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
u0;k_6N Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
\gC h'3 Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
d#(ffPlq Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
3R>"X c Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
K]SsEsd Ex38: 剪切干涉仪
v]h^0WU 62
V
|cPAT% Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
zQ~N(Jj?h Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
k^@dDLr " Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
mE"(d*fe' Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
/Z| K9a Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
/$NR@56
\ Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
KOhK#t>H@0 Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
P(xgIMc H Ex46: 光束整形滤波器 68
u~8=ik n+T Ex47: 增益片的建模 68
3D }Pa Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
:P8X?C63W] Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
B=}s7$^ Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
6c6 w w" Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
Bv xLbl} Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
!&adO,jN+= Ex48: 倍频 70
{zIcEN$ ~ Ex49: 单模的倍频 71
+aQM %~ Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
2WUl8?f2Y Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
oM^VtH=> Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
.^xQtnq Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
f
= 'AI Ex52: 锥像差 72
RF[Uy?e s Ex53: 厄米高斯函数 74
+[Izz~ _p Ex53a: 厄米高斯多项式 75
~ K@p`CRbV Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
:z-?L0C=0 Ex54: 拉盖尔函数 75
0" F\ V Ex55: 远场中的散斑效应 75
MK.TBv Ex56: F-P腔与相干光注入 75
b5)1\ANq Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
SFjR SMi 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
>H5 _,A}f 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
3Yf~5csY Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
o &$ Of Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
14`S9SL{V Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
\E1CQP- Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
.6c
Bx Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
p`Ok(C_ Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
6!@p$ pm)a Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
]+5Y\~I Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
G0u
H6x? Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
[(; . D Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
T"DG$R,Aj Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
|RH^|2:x9Q Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
*7{{z%5Pu Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
N C3XJ
4 Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
+h? Gps Ex60a: 对散焦的简单优化 80
"
1h~P, Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
&,QBJx<# Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
T"e"?JSRJ Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
RF
[81/w] Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
79uAsI2-Y Ex61: 对加速模型评估的优化 82
ZEB,Q ~ Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
B A
i ^t Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
iow"X6_l_ Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
ikb;,Js Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
m'KEN<)s Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
f3*SIKi Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
"td ,YVK Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
D1V^Db Um_ Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
B$G9#G6pZ Ex67a: 六边形透镜阵列 88
UW Px|]RC Ex67b: 矩形透镜阵列 88
[33=+C a Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
|[@v+koq Ex67d: 矩形柱透镜 88
-+0!Fkt@, Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
_6`H `zept Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
;?{OX Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
L2%n pps Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
Yq:+. UU Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
fM3ZoH/ Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
R=C+] Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
eI/@ut}v Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
BO>[\!=y Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
km,@yU Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
^@$T> SB1 Ex69c: 速率方程与单步骤 92
hdpA& OteR Ex69d:
半导体增益 92
p[%B#(]9, Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
}0 Fu Ex69f: 速率方程的数值举例 93
S Q`KR 'E Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
([NS% Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
#U6~U6@ Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
lrmz 'M' Ex69j: 稳态速率方程的解 93
.G>6_n3 Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
-l < [CI Ex70: Udata命令的显示 93
: n\D Ex71: 纹影系统 94
Sj;:*jk!h Ex72: 测试ABCD等价系统 94
9-. `~v Ex73: 动态存储测试 95
. WS 7gTw Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
Cdc=1,U( Ex75: 锥面镜 95
uXdR-@80* Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
fRt&-z(' Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
| Gt]V`4 Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
Px`z$~*B: Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
% `j2?rn Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
(y?`|=G-xT 。。。。后续还有目录
vl5r ~F 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
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