建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 A9$q;8= <
/l At&0 使用工具箱：基本工具箱 8BLtTpu
^a Xyho 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ha3 Qx
}2V|B4 自由空间传输距离：10mm *Swb40L^
!*+~R2&b VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 [^~Fu9+"
)Q 6R6 xW 1) 脉冲传输 > 8>`-
yv4hH4Io 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 EvQN (_ ,C(")?4aJ
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： BE}lzn=sF 2) 复数场 ,j9 }VnW )
S-'iOJ 1] 传输时间用 来表示 0=L :8&m
/`}C~ 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 bWUo(B#*I
}_gCWz-5? 脉冲的载波频率为 8Ay#6o
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o3}K 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： I)Lg=n $ }T4"#'` 3) 时间傅里叶变换 H:y.7
Ok2k;
+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： Fgt/A#`fz Bb8lklQ 类似的定义同样适用于复数场 F}2U8O
4N*Fq !k~ 4) 包络函数 ,R ]]]7)+
kM] ? 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： Xk(c2s& 其对应的频域谱为： SDDs}mV
{u3^#kF 
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-o* d@
$PHKI B( 1) 构建脉冲光源 'hf-)\Ylf @M:j~ WLv( K_3Y PS:高斯脉冲光谱窗口 Wi
hQj
&6r".\; ^ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 !$qNugLg
W&T PrB 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 >77
/e@
I zM =?,` STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) s)]i0+!
M2%<4(UwI STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) j#3}nJB%#i
n M,m#"AI STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) YJ. 'Y c
:7@" EW STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Uj1^?d+b
@C~TD)K STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 +:mj]`=
.LN&EfMenF STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 gO gZ
(s,Nq ~O 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 Uk6Y6mU V
x4 4)o: 
('OPW&fRG
~}$:iyJV(> 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 ]J5[ZVz 
Ep.,2H PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 :&#hjeltt
6) 点击
，进行光程分析 n|yl 3v -TjYQ PS1：左图为相位vs频率图 UI_|VU>J
J<>z}L{ 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) $/Zsy6q:
h c`9Y 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 /n/U)!tp PS1：时间偏移量为33.3656ps FWq 6e,
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 9kH~+ v>~ottQ| PS:在中心位置处测量光场随波长变化 T,`'qZ>
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 3! R b {
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 Kg~<h B6
"n7rbh3VW 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 (GMKIw2
PS：电场振幅在时域中的分布 F2AM/m^!q
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 va9 5/(
Qh? E* 9 PS:转换为真实的场 pvDr&n9
PS：将包络函数转换为真实场 Jr% u[d>
11) 其它场测量工具 1LJ
?Ka[_*
zi:GvTG 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 o-lb/=K+ ;6 e#W! PS：在输出光场上划定线段 ^.nvX{H8~=
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化
P@PZ m
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 yodJ GGAzk
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 |pqLwnO u
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QQ：2987619807
