建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ib%x&?||
JKsdP W<? 使用工具箱：基本工具箱 `e!hT@Xxa
? hQ,'M2 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 h8MkfHH7{
TGJ\f 自由空间传输距离：10mm @ .fyOyOC
Qb;5:U/x VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 br 9`77J8
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1) 脉冲传输 m TW @E#)n
sC .R. 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 mrfc.{`[
20t</lq.
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： ohA@ Zm8O 2) 复数场 MXxE)"G*a
-)Y?1w 传输时间用 来表示 F^]?'`7md
Q b|.;_ 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 mJ%r2$/*
RO"*&o'K' 脉冲的载波频率为 69v[* InSd
Dg LSDKO! 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： [[[QBplJ ,A>i)brc 3) 时间傅里叶变换 Qp?n0WXZ
'd" \h# 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： n>dM OQb d.7Xvx0Yww 类似的定义同样适用于复数场 995^[c1o6
2rw<]Ce 4) 包络函数 swDSV1alMB
+"] 'h~W VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： 3o'SY@ 'W 其对应的频域谱为： 8bX\^&N
Ccocv>=Q&J 
\4SFD 3$&
Z6 b3gV 1) 构建脉冲光源 iDO~G($C DOXRU5uP3 Oed &B PS:高斯脉冲光谱窗口 NRKAEf_#w
c3lfmTT6^ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 B(MO!GNg=
Dz&4za+{ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 ubhem(p#
O D" eB? STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) qR_"aQ7s2
! UUh7'W4u STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) O'."ca]:5
|k'I?:' STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) e<^tY0rR&
kmW!0hm;e STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 2 597#O
_<.R \rX& STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 sI`i
|y%pP/;&! STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 zck)D^, aO
xiRT p:> 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm !00%z
w H#k~`M 
'q*1HNw Gp
oRu S_X 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 McnP>n 
XB;;OP12 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 nbpN+a%
6) 点击
，进行光程分析 ]Wa,a
T' n Tu" PS1：左图为相位vs频率图 l!i B
-?'u
72-@!Z0e PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) &P ;6P4x
C- 6+ZIk4 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 .
~|^du<X PS1：时间偏移量为33.3656ps k5xirB_
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 g1J]z<& QW2% Gv : PS:在中心位置处测量光场随波长变化 '`o+#\,b^%
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 >Ft jrEB
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 0XozYyq
~`N |sI, PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 t%dPj8~
PS：电场振幅在时域中的分布 GV[[[fu
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 :,VyOmf
kD; BwU[ PS:转换为真实的场 R a*9d]N@
PS：将包络函数转换为真实场 E 0oJ|My
11) 其它场测量工具 qbAoab5 3
Tf0#+6 1> 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 E>V8|Hz; (~#PzE : PS：在输出光场上划定线段 g*]<]%Py"
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 )O&$-4gL'
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 W4YC5ZH{l
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 fg1 zT~
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QQ：2987619807
