建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 DUuC3^R
yYG3/Z3u5 使用工具箱：基本工具箱 v/aPiFlw
m[@%{ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 fNAo$O4cm
]w_ 自由空间传输距离：10mm i!.I;@
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NZE VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 XAQ\OX#
BDm88< ] 1) 脉冲传输 38w.sceaT
02 79g 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 (pT(&/\8 /jjW/ lr
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： }1a <{& 2) 复数场 E~<(i' :
~}7$uW0ol 传输时间用 来表示 '&.)T 2Kw
Qc&-\kQ:$u 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 _uO!N(k.
z\P e{ J 脉冲的载波频率为 xs2,t*
55> " R{q 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： T bKP8zw{ ~),;QQ, 3) 时间傅里叶变换 >bX-!<S
k9^+9P^L 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： -~v l+L IFd )OZ5 类似的定义同样适用于复数场 inr%XS /m
o~OwE7H)A 4) 包络函数 [):{5hMA
2~G,Ia 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： p4m^ ~e 其对应的频域谱为： h*;g0QBkl
lgkl? 0! 
laUu"cS
=~ GE?}.o 1) 构建脉冲光源 rxs~y{ Xi `y8
? = ZQ,fm`y\ PS:高斯脉冲光谱窗口 <ICZ"F`S
5cyddlaat 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 g9yaNelDh)
^%\)Xi 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 Xt</ -`
<^,o$b STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) U}tl_5%)
pP|,7c 5 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) k ZV^F*7
CCbkxHMf|! STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) B#HV20\?v
k1ipvKxp:8 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) XIr{U5$<6
qn2o [x STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 NoFs-GGGh
Z~r[;={, STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 (H&@u9K?a?
6B7< 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 DJm oW
!UBy%DN~k 
nkCecwzr-
Yta1` 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 G 6Wx3~ 
RY9+ 9i PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 :z
B}z^ 8-
6) 点击
，进行光程分析 cqeR<len k/df(cs
PS1：左图为相位vs频率图 4rI:1 yGt@
Dc5bkm 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) y kxbX
w+q ?T 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 , p_G/ OU
PS1：时间偏移量为33.3656ps VBu8}}Ql
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 d!`lsh@tF Q m
$(
PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Hl4\M]]/&
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 7N >oY$&)
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ,VAp>x+ O
GtF2@\ 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 kt :)W])V
PS：电场振幅在时域中的分布 %m oJF1
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 'nMApPl
O~.U:45t PS:转换为真实的场 U);O R
PS：将包络函数转换为真实场 N6h1|_o
11) 其它场测量工具 I[ai:
1xz\=HOT 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ]$3+[9x' B]1HS`*7 PS：在输出光场上划定线段 Yrpxy.1=F5
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 Wdo#?@m
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 nB=0T`v Q
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 )7W6-.d
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QQ：2987619807
