建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ;9#W# /B
z<P?p 使用工具箱：基本工具箱 67H?xsk@n
9;n*u9< 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Uv?^qe0=
n}9<7e~ / 自由空间传输距离：10mm sm?b,T/
aox@- jyr VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 :
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zZ Y1E @~ 1) 脉冲传输 1DU
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nT~XctwF 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 %#EzZ D 'b [O-6v
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： J pj[.Sq 2) 复数场 M a{@b$>
jL)Y' 传输时间用 来表示 e&A 3=a~\s
4!3<[J;N; 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 ]4')H;'y
N*PJ m6- 脉冲的载波频率为 HdY#cVxy
0.PG]K6 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： D5Jg(- t\2-7Ohj6 3) 时间傅里叶变换 03 iy[~Y2
,'<NyA>< 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： qUg/mdv& 2w~Vb0 类似的定义同样适用于复数场 x~Ir qdmW
.;U?%t_7 4) 包络函数 5yJ~ q
I@Y k &aU 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： *Br
} U 其对应的频域谱为： ",5=LW&,
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EronNtu8i
KB~`3Wj|Z 1) 构建脉冲光源 K0@bh/i/^ hp7ni1V "WPWMQ+ PS:高斯脉冲光谱窗口 $QT% - 9&
U3M; {_g 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 z0Y L,
:.{d,)G 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 1x sJz^%V
)$pqe |, STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) /L]@k`.q@
P $r!u%W STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) g<w1d{Td
<h~uGBS" STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) I;<_ _
iH dX STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) :a=]<_*x
3EA _-? STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 V6Of (;r
<8h3 )$ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 zQGj,EAM}
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hA`9 [58/
_jVJkg)] 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 nAsc^ Yh 
f?@M"p@T PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ,z((?h,nm
6) 点击
，进行光程分析 2@&"*1(Xu 7 lq$Ps C PS1：左图为相位vs频率图 !l9 #a{#6l
p@?(m/m$ 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) YR)^F|G
? ]}=4 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 <rU+{&FKNL PS1：时间偏移量为33.3656ps $ Fy)+<
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 COH.`Tv{* nX h<+7 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 MGo` j:0
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 eI -FJ/CJ
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 {PL,3EBG
'?$< k@mJW 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
@3I?T
Q1
PS：电场振幅在时域中的分布 Ax4; [K\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 "nNT9
K|
S!
.N3ezn PS:转换为真实的场 E_xk8X~
PS：将包络函数转换为真实场 fKs3H?|
11) 其它场测量工具 G<~P||Lu^
Gl T /JZ9 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 /DSy/p0% 7l'1 PS：在输出光场上划定线段 ,nw5 M.D_
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 7P 52r
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅
Bf,}mCq
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 z+?48 }
L\t!)X-4 A& Q!W)=
QQ：2987619807
