建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 zy+| ) ^E
:[\}Hn= 使用工具箱：基本工具箱 p jHUlQ
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rWG 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 |*OS;FD5
":eHR}Hzx 自由空间传输距离：10mm R:i7Rb2C
JsVW:8 QO~ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 `C] t2^
k\x>kJ}0 1) 脉冲传输 mm:\a-8j
z#bO FVg# 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 .xCO _7Rd AP/5, M<
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： p~+)!Z# 2) 复数场 Wd&!##3$Q
*Swb40L^ 传输时间用 来表示 JBi<TDm/
ddlLS 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 <\2,7K{{+;
K~v"%sG{` 脉冲的载波频率为 A[=)Zw
"
>9Ub=tZm 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： ~~:i+-[ ,C(")?4aJ 3) 时间傅里叶变换 ;se-IDN
']A+ wGR&r 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： *vUKh^=" 3vNo D 类似的定义同样适用于复数场 /`}C~
bWUo(B#*I 4) 包络函数 }_gCWz-5?
QfT& y & VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： T4o}5sq}S 其对应的频域谱为： YX!%R]c%
V A4_>6 
(Dq3e9fX
^<[oKi;> 1) 构建脉冲光源 " 0K5
/9 O2e ty2}?f ak0KrVF PS:高斯脉冲光谱窗口 { S4?L8
VX2bC(E'% 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 &Q(Q/ ]U~
:}e*3={4 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 "A,]y E
y {U' \ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) H@,jNI h~h
C&Ow*~ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 6hAeLl U1
c i_XcG STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) byyz\>yAVq
tjuW+5O STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) uTBls8
u23^* - STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 )Xl/|YD
<y(>z*T; STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 >2vl & (
@,pO%,E6 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm -"<H$
9@:H9" w 
W^60BZ
L8T T54fM 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 z! D >l 
!ck=\3pr PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 %:YON,1b=7
6) 点击
，进行光程分析 s80:.B V0c*M>V PS1：左图为相位vs频率图 Ga+\b >C
C ZxQz
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) ]J5[ZVz
>p}d:t/ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 e7>) Z PS1：时间偏移量为33.3656ps /vD 5C
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 ^qy$M> Ajs<a(,6 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 m/cbRuPWgP
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 :-Ho5DHg
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 $ 6Nm`[V
`m`jX|` 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 E)NH6 ~
PS：电场振幅在时域中的分布 9Rb-QI
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 lVARe 3#
q !EJs:AS PS:转换为真实的场 Rr |VGtg
PS：将包络函数转换为真实场 05=O5<l
11) 其它场测量工具 F, %qG,
]J~37 35] 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 G5kM0vs6L E )09M%fe PS：在输出光场上划定线段 "z=A=~~<{
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 +}I[l,,xy
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 V7 [Dvg:W
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 .hSacd
zVGjXuNa A\i /@x5#
QQ：2987619807
