首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> FRED,VirtualLab -> 脉冲的自由空间传输 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

infotek 2020-12-28 09:56

脉冲的自由空间传输

建模目的:使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 9K5[a^q|My  
F,-S&d  
使用工具箱:基本工具箱 QBiLH]qa  
W g2Y`2@t  
脉冲参数:脉冲宽度为10fs,载波波长800nm,包含29个谐波场 TGe{NUO  
)Vb_0n=^  
自由空间传输距离:10mm '@<aS?@!t  
vS|uN(a.P  
VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 x0!5z1KQh  
9@."Y>1G  
1) 脉冲传输 \#; -C<[b  
"' hc)58y  
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 ) b vZ~t+^  
-6KGQc}U  
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:
@fWmz,Ngl  
2) 复数场 GKNH{|B$D  
A+lP]Oy0S  
传输时间用 来表示 &S"o jbb  
s]=s|  
脉冲在时间上的宽度为 ,简称脉宽,一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 1>SCY _C v  
zi*2>5g  
脉冲的载波频率为 v"6ij k&(  
t<6`?\Gk  
在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便,为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量,在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是: HV??B :  
             \e/'d~F  
3) 时间傅里叶变换 \=yx~c_$L  
6/Coi,om  
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: @,63%  
"gD)Uis  
类似的定义同样适用于复数场 iraO/KhD*3  
IZ;%lV7t  
4) 包络函数 ~ YKBxt  
Jk)^6  
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: 1YA_`_@w  
其对应的频域谱为: 9@-^! DBM  
MT,LO<.  
=yf LqU  
脉冲在自由空间的传播的模拟 0.+"K}  
Cr,UP8MO  
1) 构建脉冲光源 u$N2uFc  
 @t  
mACj>0Z'  
PS:高斯脉冲光谱窗口 CqUK[#kW(  
! Q`GA<ikv  
生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 V=}b>Jo2j  
^3Ni  
2) 创建光路图LPD,选择高斯光源,并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中,以形成脉冲光源 >Rw[x  
"$? f&*  
STEP1:选择高斯光源(Gaussian Wave) %p}_4+[;  
mJu;B3@  
STEP2:在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) W^W^5-'"D,  
`/'Hq9$F<"  
STEP3:在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) > ln%3 =  
oXg KuR  
STEP4:选择从图表中导入(Load from Diagram) Zi=Nr3b  
9}FWO&LiB  
STEP5:选择上面生成高斯脉冲光谱 j(!M  
kmM1)- v  
STEP6:OK,以生成高斯脉冲光源 &j,rq?eh$  
a[:0<Ek  
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 Vt:]D?\3  
DKCPi0  
#]i*u1  
4) 点击▷Go! ,进行场追迹 *r)/.rK_  
PS:高斯脉冲光源自由空间传播,在虚拟屏上的光分布 #N%xr'H  
$ +h~VC  
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 k~u$&a  
=N`"%T@=  
PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS:光程分析器窗口 ?5nF` [rx  
6) 点击 ,进行光程分析 \iAkF`OC  
|A0LYKni  
  
PS1:左图为相位vs频率图 {T Z7>k  
T=}(S4n#BX  
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) lvIKL!;H  
oBr/CW  
7) 查看探测器结果Detector Results ,获得(考虑色散的)时间偏移 bR@ e6.<i  
PS1:时间偏移量为33.3656ps %^m6Q!  
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 zg&<HJO  
NIeT.!  
PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Cs7YD~,  
PS:中心位置处不同波长对应的电场振幅 Lc6Wj'G G  
9) 点击键,对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 716JnG>  
o`HZS|>K*  
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 $ +;`[b   
PS:电场振幅在时域中的分布 wxXp(o(  
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 j0!Z 20  
ywpk\  
PS:转换为真实的场 Mf%0Cx `  
PS:将包络函数转换为真实场 5bX SN$7|  
11) 其它场测量工具 rIg1]q  
- *!R  
 线测量工具 ,即显示某线段上光场的分布及特性 j`A%(()d  
dJM)~Ay-  
PS:在输出光场上划定线段 @ 9D, f  
PS:选择线测量工具,测量光场随波长的变化 &a%|L=FY  
PS:获取线段上不同波长对应的电场振幅 XKB)++Q=  
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 m5SJB]a/  
zRdL-u%(#  
wQ qI@  
QQ:2987619807
查看本帖完整版本: [-- 脉冲的自由空间传输 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2026 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计