建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 `q\F C[W
b:'8_jL 使用工具箱：基本工具箱 @67GVPcxl
n|? sNM<J3 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 s0]ZE\`H>
|EdEV*.ej 自由空间传输距离：10mm ZbVn"he
`),U+ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 8 e_]
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L7kpH+y 1) 脉冲传输 4"Qb ^y
`jR8RDD 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 xjF>AAM_Px *g
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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： ,aD~7QX1: 2) 复数场 ^!C
_VjaTw8iM 传输时间用 来表示 88<d<)7t
)MSCyPp5 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 gx^_bH h
w8~R=k 脉冲的载波频率为 %).I &)i
6HJsIeQ 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： 5#x[rr{^* uPb dzUk$ 3) 时间傅里叶变换 y{<js!au
h5T~dGRlR 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： 901 5PEO Cq 7 uy 类似的定义同样适用于复数场 3? <A]"X .
q)o;iR 4) 包络函数 g$mMH
7)1%Z{Dy VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： &hI!0DixX 其对应的频域谱为： )(yaX
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#@w/S:KbJt
Z_dL@\#| 1) 构建脉冲光源 =`>ei G;#xcld t~dK\>L PS:高斯脉冲光谱窗口 tUZfQ
pO fw *lD 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 P.Cn[64a+@
,4XOe,WQ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 S&y${f
_<2{8>EVf STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) m5]
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(4RtoYWW STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) -qvMMit%7
G#f3
WpD STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) hyJ&~i0P{J
R=48:XG3/K STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Z
eY *5m
ki2 `gLK STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 xT* 3Q wK
SYQP7oG9oQ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 :5&UWL|
d:vc)]M>f{ 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 xzfugW
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0Ab"+D 
U6wy^!_X9
9vW]HOK 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 ;o;ak.dTt 
0 |?N PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 }M"])B I
6) 点击
，进行光程分析 iqB%sIP lgK5E *^ PS1：左图为相位vs频率图 vg@5`U`^h
GcA|J S=> 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) ?dv-`)S&
c68y\ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 (d,O Lng PS1：时间偏移量为33.3656ps Btr>ek
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 [h&s<<#
D 20haA0s PS:在中心位置处测量光场随波长变化 vr?u= _%Z
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Tj!\SbnA[
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 (Uu5$ q(
R47y/HG, 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 PBE i"`i
PS：电场振幅在时域中的分布 lk81IhI
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 )a' `
VG$;ri> PS:转换为真实的场 { %P 2.:
PS：将包络函数转换为真实场 *wd=&Z^19
11) 其它场测量工具 #4"eQ*.*"
x;} 25A| 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 o
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}f 1g t 7My PS：在输出光场上划定线段 xC 0y2+)|
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 N'l2$8
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 (n2_HePE
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 T$<'ZC
GNB'.tJ:0Y 8r@GoG>
QQ：2987619807
