建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ?:woUTyCv
Sdo mG?;kV 使用工具箱：基本工具箱 v w
Ga$ J7 R 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 U\'HB.P\
| &49Y Q 自由空间传输距离：10mm on^m2pQ
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*r90IS}A$2 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 <6rc 8jYz
-xVp}RLT 1) 脉冲传输 rGDx9KR4K!
L ^E#"f 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 R\T1R"1 5Q$.q &,
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： 1 fOH$33 2) 复数场 jL6ZHEi#d7
kfW"v I+d 传输时间用 来表示 3QF/{$65!
^Ay>%`hf* 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 UURYK~$K:
?:AD& Dn 脉冲的载波频率为 Q 1[3C(
63PSYj(y 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： A||,|He~ b/s oU2?^ 3) 时间傅里叶变换 B?gFFU61
}n x 5 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： zg>)Lq|VsT uB1>. Pvxb 类似的定义同样适用于复数场 CK=TD`$w
oniVC', 4) 包络函数 tv 7"4$T
k}&7!G@T 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： A )%!9i) 其对应的频域谱为： x O_u
1DR ih>+# 
e0:[,aF`
[,0[\NC 1) 构建脉冲光源 +ktubJ@Qgj =n ff;Xu MHqk -4Mz PS:高斯脉冲光谱窗口 dMw}4c3E
I83 _x|$FZ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 uc>]-4
$ n= w 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 zI.%b7wq
l.Q.G<ol STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) f Nk0&M
#V$h?`qhwr STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) d=C&b ]
8|) $;. STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) BV zMgn;
7CwQmVe+ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) mJ> msI
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J KTn STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ^xX1G _{
8pXqgIbmb STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 d+WNg2# v
eA_]%7+` 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 mFrDV,V
!~Ptnr`; 
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2$1': 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 A~ X| vW 
ER,!`C] PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 xnOd$]
6) 点击
，进行光程分析 .
e_VPKF| e<$s~ UXv PS1：左图为相位vs频率图 7{lWg x
?mHu eX PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) 2jF}n*[OW
DX_?-jw})f 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 xzXNcQ PS1：时间偏移量为33.3656ps & ~:+2
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 QlMv_|`9 YSbe Cyv PS:在中心位置处测量光场随波长变化 _<%YLv
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 >rX D Lj-e
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ~"VM_Lz]5
= N^Ec[u(l PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 ?vP6~$*B
PS：电场振幅在时域中的分布 JAX`iQd
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 (#BOcx5J]
w< u@L PS:转换为真实的场 V an=dz G
PS：将包络函数转换为真实场 BtrMv6
11) 其它场测量工具 Rn*@)5
! u;gGgQF 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ~ycWc Zi> mu2|%$C;$ PS：在输出光场上划定线段 @<3kj
R?j
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 &2nICAN[
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 >8|V[-H
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 R|92T*h
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QQ：2987619807
