建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 gn364U a
dbg|V oNf 使用工具箱：基本工具箱 YyG~#6a Ch
_ m " ^lo 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 \ x:_*`fU
)S#j.8P'B 自由空间传输距离：10mm nwh m[AaNs
Y5Ft96o))x VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 C9G U6Ao
UUD\bWfn 1) 脉冲传输 q;KshpfRMD
/O+e#z2f< 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 'H|;%J6d> EmF]W+!z%
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： n|J.)E. 2) 复数场 {rs6"X ^
[9w, WJL 传输时间用 来表示 PMD,8] |
GCZu<, 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 .HQVj 'g
.&Y,D-h}7| 脉冲的载波频率为 @ca#U-:g
]<Z&=0i# 9 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： 8xc8L1; kqQphKkL 3) 时间傅里叶变换 #*[,woNk
[f /v LLK 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： 4RlnnXY 3x,Aczb 类似的定义同样适用于复数场 |dW2 dQ
[8xeQKp4 4) 包络函数 UUZ6N ZQI
^
yY{o/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： aB/{ %%o 其对应的频域谱为： $:xF)E
InAU\! ew 
V+P8P7y37B
5? <|3 1) 构建脉冲光源 rE!G,^_{ Vi Cg |1c mjWp8i
PS:高斯脉冲光谱窗口 l2z`<2mp
de*,MkZN 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 f 0:EQYYZ
eTLI/?|+N 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 W HZe)|n
C}t+t STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) d#X&Fi
, Zf
:R STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ;9 =}_h)]
tf.q~@Pi STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) qz-#LZFTR
D? ^`(X P STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) _|Y.!ZRYP
MR^umLM88 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 yffU%
)
'8]|E
STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 g~bf!
]1YYrgi7 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm >$#*`6R
6Cop#kW# 
J)#5 9a
+An
= B3! jir PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Res"0Q
6) 点击
，进行光程分析 ]4 L T# , }xpYq_/ PS1：左图为相位vs频率图 XL"v21X
A?6{ 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) ,6cbD
X r
7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ;XKo44% PS1：时间偏移量为33.3656ps %WJ\'@O\
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 Sop Ntcu! c (_oK ? PS:在中心位置处测量光场随波长变化 '6d D^0dZ
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 'Wx\"]:
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 >8F{lbEe
!h`cXY~ w 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 eNlF2M
PS：电场振幅在时域中的分布 i uH8g
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 HNkZ 1+P {
((hJmaq PS:转换为真实的场 >%jEo'0;_
PS：将包络函数转换为真实场 >M8^ Jgh
11) 其它场测量工具 h[[/p { z
a?xq*|? 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 % BKR} E CE{xoc PS：在输出光场上划定线段 )N%1%bg^-
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 (c* 7VO;
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 r['=a/.C
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 t?#vb}_
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QQ：2987619807
