前言
,m"0Bu2 R WfC2$z GLAD是由美国Applied Optics Research（AOR）公司开发的一款专业的物理
光学软件，特别适用于
激光领域各种光学现象的仿真和评估！软件的开发者George Lawrence教授长期在光学领域排名NO.1的美国亚利桑那州立大学任教，在物理光学特别是激光领域拥有三十多年的研究经验。目前GLAD软件已经被国内外众多研究机构和公司作为仿真评估工具广泛使用。
O4l] Q .YY LMI GLAD使用复振幅来描述光束，采用快速傅里叶变换结合分步傅里叶算法进行传输分析，几乎能对所有类型的激光系统进行分析，或对物理
光学系统做完整的端-对-端的分析处理，还囊括各种激光增益模型、数种非线性过程和许多其它的激光及物理光学效应。
U&PwEh4uG GLAD的使用方法为调用内部各类“积木”进行建模、传输和分析。积木的类型包括：用于进行系统和光束初始化的命令；用于表征各类像差和相位屏的命令；用于表征各类传统光学元件的命令；用于表征各类非线性过程的命令；用于表征激光增益介质的命令；用于光束参数诊断的命令；用于计算结果输入、输出的命令等。只要将不同类型的积木有机“组装”起来就可以轻松实现任意光学系统的模拟。
f&ZFG>)6 :4HZ >!i GLAD的应用领域包括：（1）包含传统光学元件，如各种
透镜、反射镜、棱镜的光学系统的衍射传输分析；（2）光束质量的分析和评价；（3）二元衍射光学元件的分析；（4）各种波导的分析；（5）激光系统的分析：无源腔性能分析，含各类增益介质的有源腔分析；（6）多种非线性过程的模拟。
ggP#2I\ E;*JD x 为了使广大有志于采用GLAD进行光学系统设计及仿真的师生及研究人员更加全面地了解GLAD的功能，熟悉GLAD的使用，本书从GLAD的案例手册中精选了二十七个案例进行解读，希望对于各位运用GLAD解决实际问题有所裨益。
06r-@iY.] 不当之处，敬请指正！
G/y@`A) MPS{MGVjbJ IN{ 1itE 目录
@ +iO0?f 前言 2
..Dr?#C r 1、传输中的相位因子与古伊相移 3
rhr(uC p/ 2、带有反射壁的空心波导 7
=W* Js %4 3、二元光学元件建模 14
<aScA`\B# 4、离轴抛物面聚焦过程模拟 21
K4.GAGd 5、大气像差与自适应光学 26
5:T)h oF@ 6、热晕效应 29
7UV hyrl 7、部分相干光模拟 34
dI$U{;t 8、谐振腔的
优化设计 43
>U%:Nfo3 9、共焦非稳腔模拟仿真 47
2A,iY}R 10、非稳环形腔模拟 53
s\Zp/-Q 11、含有锥形反射镜的谐振腔 58
M~ o\K' 12、体全息模拟 63
vwc)d{ND 13、利用全息图实现加密和解密 68
cW|M4` 14、透射元件中由热效应导致的波前畸变 75
~ "IjT'W3 15、拉曼放大器 80
XH"-sZt 16、瞬态拉曼效应 90
@a[Y[F S 17、布里渊散射散斑现象聚焦几何模拟 97
-\2T(3P 18、高斯光束的吸收和自聚焦效应 104
) "]N f6 19、光学参量振荡器 109
u` j9m @` 20、激光二极管泵浦的固体
激光器 114
r6x"D3 21、ZIG-ZAG放大器 122
XZ3)gYQi 22、多程放大器 133
mqIcc'6f 23、调Q激光器 153
/&T"w,D 24、
光纤耦合系统仿真 161
1vm K
d 25、相干增益模型 169
Gl@ -R Lo 26、谐振腔往返传输内的采样 181
/8s+eHn&% 27、光纤激光器 191
h^`!kp S ,'y
L7s GLAD案例索引手册
PrZs@ Y L'KgB=5K&i 目录
;O Td< ?)2&LVrf 目 录 i
=g hN)[AZV 
lY,dyNFHV GLAD案例索引手册实物照片
# $dk GLAD软件简介 1
ar !`8" Ex1: 基本输入和RTF命令文件 2
o`EL)K{ Ex1a: 基本输入 2
A=+
|&+? t Ex1b: RTF命令文件 3
QE b
^'y Ex2: 光束初始化与自动单位控制 4
`'gadCTb= Ex2a: 高斯与超高斯光束的生成, 自动单位 5
K9@F1ccQ/ Ex2b: 利用束腰计算光束和矩阵尺寸 5
^Hplrwj} Ex2c: 利用光栅计算光束和矩阵尺寸 6
/Ayo78Pi Ex2d: 浅聚焦的光束和矩阵尺寸的计算 6
4|EV`t}E V Ex3: 单位选择 7
2y"|l Ex4: 变量、表达式和数值面 7
q\xT Ex5: 简单透镜与平面镜 7
zdh&,!] F6 Ex6: 圆锥反射面与三维旋转 8
S Z*Nr =X Ex7: mirror/global命令 8
u ]!ZW& Ex8: 圆锥曲面反射镜 11
\A ?B{* Ex8a: 间隔一定距离的共焦抛物面 11
MD 62ObK! Ex8b: 离轴单抛物面 12
k M>Bk \ Ex8c: 椭圆反射镜 12
<)J83D0$E Ex8d: 高数值孔径的离轴抛物面 12
EU0b>2n4 Ex8e: 椭圆反射面阵列的本征模式分析法 12
o/6 'g)r* Ex9: 三维空间中采用平面镜进行光束控制 17
(n>g C
Ex10: 宏、变量和udata命令 17
o;#9$j7QP! Ex11: 共焦非稳腔 17
B>!OW2q0D Ex11a: 非稳定的空谐振腔 18
Oosr`e@S Ex11b: 带有切趾效应的非稳空腔 18
bL)7 /E Ex11c: 发散输出的非稳腔 19
V7pe|]%r Ex11d: 注入相反模式的空腔 19
5VXI/Lw# Ex11e: 确定一个非稳腔的前六个模式 20
SCUsDr+. Ex12: 不平行的共焦非稳腔 20
TS~>9h\; Ex13: 相位像差 20
=HGC<# Ex13a: 各种像差的显示 21
6 n Ex13b: 泽尼克像差的位图显示 23
U11bQ4ak Ex14: 光束拟合 23
nJ]oApb/- Ex15: 拦光 24
/%P|<[<
[ Ex16: 光阑与拦光 24
O6gl[a ZN Ex17: 拉曼增益器 25
Km=dI d7] Ex18: 多重斯托克斯光束的拉曼放大 26
?f{--|V Ex19: 会聚光束的拉曼过程，简单动力学分步法 26
DviR D[+q" Ex20: 利用wave4的拉曼放大，准直光束 28
X` n)]~ Ex21: 利用wave4的四波混频，准直光几何传输 29
t[yu3U Ex22: 准直光的拉曼增益与四波混频 29
Vp5i i]B4 Ex23: 利用wave4的四波混频，会聚光束 30
! qF U Ex24: 大气像差与自适应光学 31
YKk *QcAn Ex24a: 大气像差 32
m,TN%*U! Ex24b: 准直光路中的大气像差 32
Hfw*\=p
Ex24c: 会聚光路中的大气像差 32
n*Q~< `T Ex25: 地对空激光通讯系统 32
Qel2OI `b Ex26: 考虑大气像差的地对空激光传输系统 34
LZ ?z5U: Ex27: 存在大气像差和微扰的地对空激光传输系统 34
.h0@Vs Ex27a: 转换镜前面的大气像差与微扰的影响 35
:7&-<ae2 Ex27b: 转换镜后面的大气像差与微扰的影响 35
lO=Nw+'$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
-!~ T$}/F Ex28: 相位阵列 35
DF>LN%a~ Ex28a: 相位阵列 35
)rqb<O Ex28b: 11×11的转向激光阵列，阻尼项控制 35
,y'E#_cTgQ Ex29: 带有风切变的大气像差 35
,'KS:`m! Ex30: 近场和远场的散斑现象 36
5Wyo!pRi Ex31: 热晕效应 36
>F zs%]M Ex31a: 无热晕效应传输 37
ks}J
ke> Ex31b: 热晕效应，无动力制冷 37
}#0i1]n$D Ex31c: 热晕效应，动力制冷和像差 37
D (>,#F Ex32: 相位共轭镜 37
|6 ZH+6[ Ex33: 稳定腔 38
VX;br1$X Ex33a: 半共焦腔 38
gYtv` O Ex33b: 半共焦腔，1:1内腔
望远镜，理想透镜 39
dE`a1H% Ex33c: 半共焦腔，1:1内腔望远镜，透镜组 39
fs:%L Ex33d: 多边形谐振腔的分析 39
nNN~Z'bG Ex33e1: 相干注入，偏心光输入（1） 40
YEg(QOn3Q Ex33e2: 相干注入，偏心光输入（2） 40
A$H;2T5N Ex33f: 半共焦腔的全局定义 41
b#17N2xkT Ex33g: 线型遮光触发TEM10 41
!sJ*0 Ex33h: 带有旋转末镜的半共焦腔 41
z;#DX15Rj Ex33i: 两种波长的平行平面腔 42
O/|,rAE Ex33j: 多光束在同一个谐振腔中传输 42
Zs$Qo->F Ex33k: 拓展腔与伪反射 42
^iH wv*ss Ex33l: 谐振腔耦合 43
4IT`8n~ Ex33m: 通过正交化确定高阶模 45
i xf~3Y8 Ex34: 单向稳定腔 45
cg]\R1Gm Ex35: 分布式传输通过一个折射面 47
7;w x,7CUq Ex35a: 分布式传输，孔径划分方法 51
+J`H I1 Ex35b: 分布式传输，入射光中添加相位光栅 53
>Z\{P8@k0 Ex35c: 分布式传输，折射面上添加相位光栅 54
E6=JL$" Ex35d: 光束传播到带有相位光栅的倾斜表面上 56
vjzpU(Sq# Ex35e: 光束传播到带有圆形孔径的倾斜表面上 56
G~ldU:
? Ex36: 有限差分传播函数 57
0# )I :5 Ex36a: FDP与软孔径 58
S~ff<A>f Ex36b: FDP与FFT算法的硬孔径 58
&$,%6X" Ex37: 偏振和琼斯矩阵 58
? bq S{KF Ex37a: 偏振与琼斯矩阵 58
!bPsJbIo> Ex37b: 偏振，表面极化效应 60
{#Lj,o Ex37c: 以布儒斯特角入射时透射和反射系数 61
\h#,qTE Ex37d: 偏振，古斯-汉欣位移（1） 61
/F(wb_! Ex37e: 偏振，采用jsurf/goos命令的古斯-汉欣位移（2） 61
#TXN\YNP Ex37f: 采用三维偏振片寻址的双折射楔 61
(F<VcB Ex37g: 通过达夫棱镜之后光束的偏振性质 62
kPt] [1jo Ex38: 剪切干涉仪
;j#(%U] Vp 62
o `]o(OP Ex39: 传输中的高斯相位因子与古伊位移 62
BJ
c'4> Ex40: 相位共轭，有限相互作用长度 64
E!,+#%O> Ex41: 空间滤波对偏振的影响 64
V[w Y;wj Ex42: 波导光栅耦合器与模式匹配输入 65
w`N|e0G@ Ex43: 波导光栅耦合器与反向模式输入 66
cEP!DUo Ex44: 波导光栅耦合器与带有像差的反向模式输入 66
a/n KKhXaM Ex45: 环形非稳腔，工作物质具有聚焦性质 66
0L
^WTq Ex46: 光束整形滤波器 68
{ hXIP` Ex47: 增益片的建模 68
5Oa`1?C1 Ex47a: 满足比尔定律增益的非稳加载腔谐振器 70
9(\e L9^ Ex47b: 带有增益片的非稳加载腔谐振器 70
<3 b|Sk:T Ex47c: 带有增益片的非稳加载腔谐振器，单步骤 70
tR! !Q Ex47d: 点对点控制增益与饱和 70
.[@TC@W Ex47e: 点对点控制增益与饱和，多光束的饱和 70
DR d|m<Z Ex48: 倍频 70
n%SR5+N" Ex49: 单模的倍频 71
$,/;QP } Ex50: TE与TM波导模式的外耦合偏振 71
*Y4[YnkPE Ex51: 诱导偶极子的TE与TM外耦合计算 71
\hm;p Ex51a: TE模的波导光栅内耦合 72
!zu YO3: Ex51b: TM模的波导光栅内耦合 72
c Nhy.Z~D Ex52: 锥像差 72
)@IDmz> Ex53: 厄米高斯函数 74
xb N)z Ex53a: 厄米高斯多项式 75
sULCYiT|Hn Ex53b: 径向偏振光的建构，HG(1,0)和HG(0,1)正交偏振得到 75
4;rt|X77 Ex54: 拉盖尔函数 75
xla64Qld Ex55: 远场中的散斑效应 75
CJDnHuozc Ex56: F-P腔与相干光注入 75
i42M.M6D $ Ex56a: 确定理想高斯模式的古伊相位 76
J'Z!`R| 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
jGeil
qPC 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
z]^u@]@NC Ex56d: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径) 76
U)f;* {U Ex56e: 相关光注入调制高斯模式(实际孔径)（续） 76
t#fbagTON Ex56f: 在纵模空间对注入信号光进行扫描 76
y@T 0
jI Ex57: 稳定谐振腔中利用遮光来产生高阶模式 76
^:M al[IR Ex58: 高斯光束的吸收和自聚焦效应 77
YqJ
`eLu Ex58a: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，无吸收情况 79
/M0A9Z T[ Ex58b: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，有吸收情况 79
oP qWL9] Ex58c: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，比尔定律与自聚焦 79
E`"<t:R zF Ex58d: 比尔定律吸收器中的趋肤深度，吸收、自聚焦、像差 79
CT Neh%K; Ex59: 带有中心拦光球差的焦平面图 79
6> fQe8Y Ex59a: 焦平面上的球差，有拦光 80
H}nPaw]G Ex59b: 焦平面上的球差，无拦光 80
xw>\6VNt Ex59c: 2f透镜，焦平面扫描 80
(oftq!X2 Ex60: 椭圆小孔的尺寸与位置优化 80
]12ypcf Ex60a: 对散焦的简单优化 80
_3;vir%) Ex60b: 优化的数值验证，数值目标 81
)jS9p~FS
Ex60c: 优化的数值验证，阵列目标 81
LU=<? "N6 Ex60d: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，数值验证 81
aJ4y%Gy? Ex60e: 对孔径的形状、阵列目标逆向优化，内置函数 81
XBmAD! Ex61: 对加速模型评估的优化 82
2;v1YKY Ex62: 具有微小缺陷的线性光栅 82
; Nd,K
C0k Ex62a: 平面波光栅，小的遮光片的影响 85
<kmH^ viX Ex62b: 平面波光栅，第二个光栅的影响 85
T3 JM8 Ex63: 比尔定律与CO2增益的比较 85
3eg)O34 Ex64: 采用单孔径的透镜阵列 85
dR^7d _! Ex65: 非相干
成像与光学传递函数（OTF） 85
\\Z{[{OZ Ex66: 屋脊反射镜与角立方体 86
hHu?%f* Ex67: 透镜和激光二极管阵列 87
PsV1btq] Ex67a: 六边形透镜阵列 88
5>S<9A|Q Ex67b: 矩形透镜阵列 88
"B$r{ vG Ex67c: 透镜阵列用于光学积分器 88
8iB}gH e9 Ex67d: 矩形柱透镜 88
$*KM%M6 Ex67e: 焦距为25cm的微透镜阵列 88
"1- gMob Ex67f: 两个透镜阵列创建1:1的离焦成像器 88
+s`HTf Ex67g: 透镜组对光纤阵列进行准直 88
:c_>(~ Ex67h: N×N的激光二极管阵列，高斯型包络面 88
fFSQLtm?E Ex68: 带有布儒斯特窗的谐振腔 88
gf&\)" Ex68a: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为1μ 89
(59u<F Ex68b: 通过JSURF命令设置偏振的谐振腔，工作波长为100μ 89
k)a3j{{ Ex69: 速率方程与瞬态响应 89
f3p)Q<H>`( Ex69a: 速率方程增益与模式竞争 89
R)>F*GsR Ex69b: 红宝石激光的速率方程增益 92
jQV.U~25Q Ex69c: 速率方程与单步骤 92
~8j4IO( Ex69d:
半导体增益 92
=!~6RwwwY Ex69e: 三能级系统的增益，单一上能级态 93
C{5bG=S g~ Ex69f: 速率方程的数值举例 93
kdam]L:9 Ex69g: 单能级和三能级增益的数值举例 93
w]% |^: Ex69h: 红宝石激光的速率方程 93
mF6 U{= Ex69i: 一般的三能级激光系统的速率方程 93
TTfU(w%&P Ex69j: 稳态速率方程的解 93
wH<'*>/ Ex69k: 多步骤的单能级和三能级激光的速率方程 93
Jn+k$'6 %# Ex70: Udata命令的显示 93
>$g+Gx\v4 Ex71: 纹影系统 94
/Cl=;^) Ex72: 测试ABCD等价系统 94
ag7(nn0! Ex73: 动态存储测试 95
Y\e8oIYu7 Ex74: 关于动态存储分布更多的检验 95
H[u[3 Ex75: 锥面镜 95
/Tc
I Ex75a: 无焦锥面镜，左出左回 95
8M_p'AR\,y Ex75b: 光束回射时无焦锥面镜发生偏移，左出左回 97
KiaQ^[/ q Ex75c: 左右相反方向的无焦锥面镜 97
"UVqHW1%K Ex75d: 无焦锥面镜，位置偏移较大 98
[%1 87dz:D Ex75e: 内置聚焦锥面镜的稳定谐振腔
6]mFw{6qn1 。。。。后续还有目录
e=).0S`*F 对这两本书感兴趣的可以扫码加微联系
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*@lH%u F4#^jat{ 
