建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 hBU)gP75
H-_gd. VD 使用工具箱：基本工具箱 A-Ba %Fv
/k'7j*t Z 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Zc7;&cz
l>6tEO Xt 自由空间传输距离：10mm /,G `V
<+QdBp'd; VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 /A9RmTb
+tPBm{| 1) 脉冲传输 8maWF.xq
=j>xu|q 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 "0eX/ rY% R+LKa Z
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： *'((_ NZ> 2) 复数场 |=;hQ2H yF
Lx,=Up. 传输时间用 来表示 KZKE&bTx
DI\=udN 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 xsa `R^5/c
53t_#Y te 脉冲的载波频率为 NQ{(G8x9
)Do 0 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： a_Y<daRO `n&:\I b 3) 时间傅里叶变换 &%OY"Y~bI!
jOG dq;| 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： z0[@O)Sj 4aO/ ^Hl 类似的定义同样适用于复数场 ; ,bgJ gK
7d;|?R-8D 4) 包络函数 SAP/jD$5]>
gPd
K%"B@ VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： AE rPd)yk0 其对应的频域谱为： 6n]+(=
Gxw1P@<F: 
6ll!7U(9(
5cP yi/ 1) 构建脉冲光源 }n^Rcz6HeO 01A{\O1$j R'Jrbe| PS:高斯脉冲光谱窗口 kY)Vr3uGA
:[CV_ME.; 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ;1(^H:7T
%,\JTN|g|A 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 9xR5Jm>k
&jJu=6 U
B STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) gG? @_ie
Vuz.b. ,i` STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) w<(ubR %$
Tz1^"tx9 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) <K0epED
\0)jWCK STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) .OdtM
X y
u`'" =Y_E STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 hU$a Z
t]HY@@0g STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 nQc,^A)I
ep6+YK:cn 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm VM$n|[C~
FJ3S
-`faXFW '
i.E2a) 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 W\l&wR 
<D a-rv 8 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 6*Z7JiQ 0
6) 点击
，进行光程分析 A4"TJZBg} d6MWgg PS1：左图为相位vs频率图 k!Yc_ZB:*l
CV0id&Nv 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) 72, m c
C~2!@<y 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 j!4{+&Laq PS1：时间偏移量为33.3656ps T<n`i~~
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 ?F05B S#)X 1ui)Hv=h* PS:在中心位置处测量光场随波长变化 AqgY*"A7
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 h7#\]2U$[5
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 H_?rbz} o
nI3p`N8j* 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 Vukb vBWPN
PS：电场振幅在时域中的分布 'J?{/O ^
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 ,[;O'g?,g
w-Ph-L/ PS:转换为真实的场 %r|sb=(yT
PS：将包络函数转换为真实场 %6 [,a
11) 其它场测量工具 E^)FnXe5
Z :{|
?4 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 v]cw})l J.UNw8z PS：在输出光场上划定线段 n.@HT"
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 @\?HlGWEf
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 `W x|
4
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 nL?P / \
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QQ：2987619807
