切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 1155阅读
    • 0回复

    [分享]脉冲的自由空间传输 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    在线infotek
     
    发帖
    5999
    光币
    24148
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-07-02
    建模目的:使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 o7B[R) 4  
    |Iu npZV  
    使用工具箱:基本工具箱 t+,4Ya|Xj  
    5TBp'7 /s~  
    脉冲参数:脉冲宽度为10fs,载波波长800nm,包含29个谐波场 "MIq.@8ra  
    K:' q>D@  
    自由空间传输距离:10mm i"|$(2  
    0-LpqX  
    VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 {]z4k[;.h  
    %/>xO3"T  
    1) 脉冲传输 {bO|409>W  
    [2ax>Yk$  
    作为任意的电磁场,脉冲由电场矢量E(r, t)和磁场矢量H(r, t),共六个矢量分量来表示,这六个分量均为实值函数,后面我们用函数U(r, t)表示其中任意一个分量 BmHwu{n'  
    MNH1D! }  
    VirtualLab可以模拟脉冲传输,在一个输入平面 定义脉冲,此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示,数学表达式如下:
    jBaB@LO9G  
    2) 复数场 LqdY Qd51  
    .(J?a"  
    传输时间用 来表示 8/z3=O&  
    }F+zs*S  
    脉冲在时间上的宽度为 ,简称脉宽,一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 ~&\ f|%  
    T#pk]c6Q  
    脉冲的载波频率为 AxxJk"v'y  
    &V>fYgui  
    光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便,为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量,在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是: \A `hj~  
                 ExHKw~y9  
    3) 时间傅里叶变换 7Cjd.0T=(  
    DmXcPJ[9  
    任意点处,光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来,如下所示: SWp1|.=Sm  
    ++L?+^h  
    类似的定义同样适用于复数场 0A{/B/r   
    z} '!eCl  
    4) 包络函数 syip;;  
    Ll MpS<2NO  
    VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此,其定义如下: +n}$pM|NKU  
    其对应的频域谱为: U/lM\3v/e  
    fC}R4f7C  
    [i0Hm)Bd3  
    脉冲在自由空间的传播的模拟 u*  
    1 nvTce  
    1) 构建脉冲光源 `nUO l  
    [![%9'+P  
    ,ZblI O Wb  
    PS:高斯脉冲光谱窗口 CE15pNss  
    Sx    
    生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 \D>$aLO*?  
    50dGBF  
    2) 创建光路图LPD,选择高斯光源,并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中,以形成脉冲光源 "U. ^lkN  
    &D%(~|'  
    STEP1:选择高斯光源(Gaussian Wave) 7u\*_mrv  
    ~) ?  
    STEP2:在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) H A}f,),G  
    ~.%K/=wK@  
    STEP3:在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) =66Nw(E.  
    Vtppuu$  
    STEP4:选择从图表中导入(Load from Diagram) gn5)SP8  
    4/ X/>Y1  
    STEP5:选择上面生成高斯脉冲光谱 jkiTj~WE-  
    W)(^m},*8D  
    STEP6:OK,以生成高斯脉冲光源 )XQ`M?**M  
    \, !Q Jp4  
    3) 选择虚拟屏作为探测器,并将光源与虚拟屏连接起来,二者间距离设置为10mm mVtXcP4b  
    M8k"je7`s  
    Y-ux7F{=z  
    4) 点击▷Go! ,进行场追迹 N8KQz_]9I  
    PS:高斯脉冲光源自由空间传播,在虚拟屏上的光分布 QZ `tNq :/  
    74<!&t  
    5) 引入光程分析器(Optical Path Length Analyzer,以下简称OPLA),以获取脉冲的时间偏移 Khh0*S8.K  
    nS()u}c;r  
    PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
    PS:光程分析器窗口 @v\*AYr'M  
    6) 点击 ,进行光程分析 I *c;H I  
    61U<5:#l  
      
    PS1:左图为相位vs频率图 rzp +:  
    z9W`FBg  
    PS2:由左图可见相位大致随频率线性变化,因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分,剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果,若介质无色散则相位完全线性的随频率变化,剩余相位为零(或任意常数) HaA1z}?n  
    Y+/JsOD  
    7) 查看探测器结果Detector Results ,获得(考虑色散的)时间偏移 `ovtHl3Q  
    PS1:时间偏移量为33.3656ps \b[9ebME  
    8) 使用VirtualLab提供的场测量工具,选择点测量(Point Evaluation)即显示某一点上光场的特性 yV)m"j  
    ,wwZI`>-  
    PS:在中心位置处测量光场随波长变化 5 =(c%  
    PS:中心位置处不同波长对应的电场振幅 k {-  
    9) 点击键,对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 {F&-7u0  
    xr0haN\p"  
    PS:输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 8\<jyJ  
    PS:电场振幅在时域中的分布 GFSt<k)  
    10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数,将包络函数乘以 ,即转换为真实场 9iN.3/T8  
    wwKh CmH  
    PS:转换为真实的场 S{',QO*D6  
    PS:将包络函数转换为真实场 -{h   
    11) 其它场测量工具 Bs`$ i ;&  
    g%[n4  
     线测量工具 ,即显示某线段上光场的分布及特性 ,n2i@?NHZ  
    0;,IKXK6X  
    PS:在输出光场上划定线段 dQy>Nmfy  
    PS:选择线测量工具,测量光场随波长的变化 Hy{ Q#fq  
    PS:获取线段上不同波长对应的电场振幅 v;{{ y-  
    12) 对其进行逆向时间傅里叶变换,得到该线段上每一点的包络函数 qdCWy  
    df+t:a  
    &PcyKpyd  
    QQ:2987619807
     
    分享到