前言
Y =I' czg 7U"g3 a)= 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。
mdDOvm:& _8J.fT$${ 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。
>\#*P'y` d 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。
C2I_%nU Z1 j2[+z tG 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。
ie95rZp 0i>5<ej,f 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。
()?(I?II 不当之处，敬请指正！
1(R}tRR7 R f~R(D0 @ 2MIi=c:oqK 目录
;`{H!w[D 前言 2
7Q9 w?y~c 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
&wawr2)} 2、带有反射壁的空心波导 7
B d fwa 3、二元光学元件建模 14
MJO-q $)c 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
@b%=H/5\ 5、大气像差与自适应光学 26
/C:g Ky4
6、热晕效应 29
yx[/|nZDC4 7、部分相干光模拟 34
|syR6(U} 8、谐振腔的
优化设计 43
v n8aFA 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
U '_Q>k 10、非稳环形腔模拟 53
Pmx -8w 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
}R2u@%n{ 12、体全息模拟 63
V2EUW!gn
2 13、利用全息图实现加密和解密 68
b_taC ^-l 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
iWkWR"ys y 15、拉曼放大器 80
\*?~Yj # 16、瞬态拉曼效应 90
_;y9$"A 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
VCkq"f7c w 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
`$ 9x 1dx 19、光学参量振荡器 109
khxnlry 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
&6!)jIWJ 21、ZIG-ZAG放大器 122
*N<]Xy @ 22、多程放大器 133
g:@#@1rB6 23、调Q激光器 153
*?vCC+ c 24、
光纤耦合系统仿真 161
s l l\g 25、相干增益模型 169
.~;\eW [ 26、谐振腔往返传输内的采样 181
9.-S( ZO 27、光纤激光器 191
0[(8 !;A\.~-!G GLAD案例索引手册
ADzh Nf S 6d }lw6L 目录
<kqo^ IEi^kJflU 目 录 i
_TZRVa_ 
.`eN8Dl1 GLAD案例索引手册实物照片
LH% F 8 GLAD软件简介 1
7n<{tM Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
p]TAELy Ex1a: 基本输入 2
7JH6A'& Ex1b: RTF命令文件 3
q]-r @yF Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
Yj49t_$b Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
*i%d,w0+ Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
4+8@`f>s Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
1GcE) e!> Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
g! |kp? Ex3: 单位选择 7
8GUX{K Ex4: 变量、表达式和数值面 7
va@Lz&sAE% Ex5: 简单透镜与平面镜 7
^yp{32 Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
6bC3O4Rw Ex7: mirror/global命令 8
2[W&s& Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
ZY+ qA Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
5t]H?b8 Ex8b: 离轴单抛物面 12
Jn ov<+ Ex8c: 椭圆反射镜 12
R-$!9mnr Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
W${Ue#w77 Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
Svmy(w~m Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
T0)@pt7> Ex10: 宏、变量和udata命令 17
)Aqtew+A& Ex11: 共焦非稳腔 17
DvvK^+-~ Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
8l`*]1.W< Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
:$c
| Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
wmLs/:~ Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
%h!B^{0 Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
(!WD1w Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
X \/#@T Ex13: 相位像差 20
8d '0N Ex13a: 各种像差的显示 21
~9@UjQ^)F Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
?e 4/p Ex14: 光束拟合 23
{`@G+JV~Jw Ex15: 拦光 24
b \2
d s, Ex16: 光阑与拦光 24
.Q 2V}D85 Ex17: 拉曼增益器 25
'H;*W |:-] Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
? =Kduef Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
=Xr.'(U Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
NgP k&niM Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
?Ir:g=RP* Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
WNt W|I V Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
dy[X3jQB Ex24: 大气像差与自适应光学 31
P*j|.63 Ex24a: 大气像差 32
wi bNQ`4k Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
D&y7-/ Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
0g8NHkM:2a Ex25: 地对空激光通讯系统 32
|A(Iti{v Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
S
f#
R0SA Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
abVmk dP_s Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
f/?P514h Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
M o|2}nf 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
~P-mC@C Ex28: 相位阵列 35
'I;zJ`Trd Ex28a: 相位阵列 35
pQB."[n Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
/)O"l @ }U Ex29: 带有风切变的大气像差 35
9\(|
D# Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
1'8Yk hQ2a Ex31: 热晕效应 36
)^hbsMhO Ex31a: 无热晕效应传输 37
}jPSUdo Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
N;%6:I./ Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
[:*)XeRK Ex32: 相位共轭镜 37
{' H(g[k Ex33: 稳定腔 38
{)<v&'*c~ Ex33a: 半共焦腔 38
OY({.uV dX Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
HGg@ _9tW Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
J 'r^/ Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
r3?o 9D> Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
_yR^*}xJb Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
"m>81-0 Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
COlaD"Y Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
l'E6CL}@[ Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
"0TZTa1e Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
BMf@ M Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
K*d Cc}:` Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
<1!O1ab Ex33l: 谐振腔耦合 43
GC'O[q+ Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
/>>\IR Ex34: 单向稳定腔 45
hi[pVk~B) Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
X}0cCdW Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
q@2siI~W Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
\'j|BJ~L f Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
8q7b_Pq1U Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
69.NPy@ Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
BJ(M 2|VH Ex36: 有限差分传播函数 57
`M6)f?|$. Ex36a: FDP与软孔径 58
/qw.p# Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
bg0Wnl Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
\73ch Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
9gZ $
Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
d'sZxU Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
akQ7K Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
NGW xN8P6 Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
(7*}-Uy[C Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
=g | FT Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
i}?>g -( Ex38: 剪切干涉仪
jz0T_\8D` 62
U/BR*Zn]* Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
9nbLg5P Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
T[j,UkgGo Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
#$y?v%^ Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
ehY5!D1Q Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
vfo~27T{( Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
{l >hMxij Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
8~gLqh8^V Ex46: 光束整形滤波器 68
A5w6]: f2 Ex47: 增益片的建模 68
0ZO2#>gh$ Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
Y
nZiT e@ Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
YK~%x o Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
H>@+om Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
n(]-y@X0_ Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
uW3!Yg@ Ex48: 倍频 70
,7b[!#?8 Ex49: 单模的倍频 71
>F&47Yn Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
7VI*N)OZ8 Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
S21,VpW\ Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
m j@13$= Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
N }YkMJy Ex52: 锥像差 72
X n\jO>[Ef Ex53: 厄米高斯函数 74
G*v,GR Ex53a: 厄米高斯多项式 75
jF*j0PkNdb Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
lb1Xsgm{ Ex54: 拉盖尔函数 75
1ZRT:N<- Ex55: 远场中的散斑效应 75
dC4'{ n| 7 Ex56: F-P腔与相干光注入 75
Ecx<OTo Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
>- { Hy x 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
@xZR9Z8]L 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
/H+a0`/ Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
PnG-h~Y3N Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
61
~upQaR Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
n{SJ_S#a.a Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
76` .Y Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
dAe')N:KPI Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
! 5?<% * Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
z&^&K} Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
T9q-,w/j; Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
KCDE{za Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
W+1^4::+ Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
r!{Up7uL Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
.w ,q0<} Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
W|(1Y
D Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
.XhrCi Z Ex60a: 对散焦的简单优化 80
/vb`H>P Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
Oz#{S:24M+ Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
W'Ta BuCb Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
8sK9G`
k Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
-n5)w* b, Ex61: 对加速模型评估的优化 82
HLHz 2-lI Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
#yvGK:F Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
y L~W.H Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
B4 8={ Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
dcWD(- Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
-C&P%tt Y Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
HiJE}V;Vq Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
)sQ*Rd@t[8 Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
*G 9V'9 Ex67a: 六边形透镜阵列 88
@gXx1hEg Ex67b: 矩形透镜阵列 88
BJo*'US-Q Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
LB?u8>a' I Ex67d: 矩形柱透镜 88
?#Q #u|~ Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
*s iFj
CN< Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
'>C5-R:O Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
SOvF[,+ Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
Yp2e Bgo" Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
Nu~lsWyRI5 Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
8|58 H Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
CQDkFQq-dq Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
t9IW/Q Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
2jCf T>`3 Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
gr-OHeid Ex69c: 速率方程与单步骤 92
t#eTV@- Ex69d:
半导体增益 92
iM 3V=&) Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
r0 uwPf Ex69f: 速率方程的数值举例 93
"`1bA"E Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
y Fq&8 x<X Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
WvZ8/T'x Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
{3vNPQJ Ex69j: 稳态速率方程的解 93
x# 5A(g Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
cDkf qcC Ex70: Udata命令的显示 93
D*|Bb? Ex71: 纹影系统 94
x.R4% Z Ex72: 测试ABCD等价系统 94
G9<X_ Ex73: 动态存储测试 95
uOdl*| T ? Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
=kG@a(- Ex75: 锥面镜 95
w_u\sSQ`! Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
CYYU 7 Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
l_%6 Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
0>Z _*U~6 Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
fXQNHZ|4 Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
C'}KTXiRW 。。。。后续还有目录
\v)+.m?n 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
e6 RPIg x{ WD;$J 
