建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 MExP'9
pfd||Z 使用工具箱：基本工具箱 _86pbr9
1J$sIY,Ou 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 h <KE)^).
W)WL1@!Z 自由空间传输距离：10mm tK9_]663
>T'=4n[' VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 l| 1O9I0Gd
z [xi 1) 脉冲传输 Qw aCaYoh
tqI] S
X 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 X\X* -.]{ gF k~SJd
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： 5sbMp;ZM 2) 复数场 #$!(8>YJ
B8 Ob~? 传输时间用 来表示 ]Z/<H P$#
Mm7l! 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 #vk-zx*v7=
B> kx$_~ 脉冲的载波频率为 eWjLP{W
wNsAVUjLe 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： om$x ;L6 Jw%0t'0Zi 3) 时间傅里叶变换 \@yx;}bdI
FD?!bI4 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： EdQ :8h *5( h,s3& 类似的定义同样适用于复数场 S+c)
pk&kJ307 4) 包络函数 T;6 VI|\
*E"QFirk0 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： Y02 cX@K6 其对应的频域谱为： <~:Lp:6 J
OnO56,+S^ 
<DG=qP6O
J }?F4 1) 构建脉冲光源 #X&`gD W HWe?vz$4" ka_]s:>+ PS:高斯脉冲光谱窗口 )6?(K"T
O 0Fw!IQk 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 RS&l68[6
T7f>u}T 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 (_^p X
20[_eu) STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) l7G&[\~
7CfHL;+m<4 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) JA!O,4
x!CCSM;q STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ElNKCj<M
g_ z%L?N STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ya7/&Z
)0
fp^!?u STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 )bc0 t]Fs
wOH$S=Ba5, STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 8BnI0l=\
rzC\8Dd 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 j6wdqa9!~
iN\D`9 e 
eil"1$k
%{$iN|%J%$ 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 H f}-> 
<d xc"A PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 <ptZY.8N
6) 点击
，进行光程分析 FX
QUj&9 BLzl XhHn PS1：左图为相位vs频率图 ;0lHi4 c0
8^26g 3 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) >3R)&N
h$`P|#V& 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Hk'D@(h S PS1：时间偏移量为33.3656ps *n $=2v^A
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 O gp Zwwk ;c1ar )G7 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 4L(/Z}(
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 |l)z^V!
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 x9U F
.t\ #>Fe 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 tz #Fy?pe
PS：电场振幅在时域中的分布 2H7b2%
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 &rY73qfP'
9r,)Bw!RP PS:转换为真实的场 ^m ^4LDt
PS：将包络函数转换为真实场 e nsou!l
11) 其它场测量工具 Cmy Cne
iYwzdW1 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 p*F.WxB)4 xY] Y PS：在输出光场上划定线段 .EJo 9s'
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ~I'1 \1
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 N"A8 63>
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 }=. :bwX5
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QQ：2987619807
