建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 y/+ IPR
ty'/i!/\ 使用工具箱：基本工具箱 }$i/4?dYsQ
O L 9( ~p 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 8Qhj_
3OFI> x,h 自由空间传输距离：10mm <Xw\:5
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p<3<Zk 7~0 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 T^vhhfCUr
:Iuc H %6V 1) 脉冲传输 OX%#8Lx
R FoCM^ 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 M.+h3<%^ cQ
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VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： ;cB3D3fR. 2) 复数场 Cz
&3=),G
E^A S65%bL 传输时间用 来表示 +lb&_eD
B<i(Y1n[ 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 .N( X. C
F?[1 m2 脉冲的载波频率为 L9-Jwy2(>
[S1 b\f# 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： c0Pj})- -K3d u&j 3) 时间傅里叶变换 p6V#!5Q
5z =}o/? 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： OTl9MwW %-a;HGbZn 类似的定义同样适用于复数场 @T:J< ,
l V$CBS 4) 包络函数 @<`V q
z%#-2&i 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： g9fYt& 其对应的频域谱为： [$; cjys
a t4JLbk 
< Sgc6>)
OF03]2j7<| 1) 构建脉冲光源 9!FU,4 X dr c-5{M n_Qua|R PS:高斯脉冲光谱窗口 FSm.o?>
3n)$\aBE 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 _VVq&t}
*5 .ww V 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 _GFh+eS}
;S
\s&. u STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) :P/VBX h
v?
OUd^ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ar#73f
>KL=(3:":p STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) uAqiL>y
\Oq8kJ= STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) q /@+.q
-fXQ62:S STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 YoW)] n
wU>Fz* STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 e4 ,SR(O>
;N?(R\* 8 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 \pfa\, rW
}8"
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1O< 6=oH
YLi6G Y 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 Zp3-Yo w2 
`BK b60 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 )ds]fvMW]N
6) 点击
，进行光程分析 '( FC
%jy$4qAf% PS1：左图为相位vs频率图 n"T ^
v: /\; 2 PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) d\nXK#)Q
'I&0$< 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ]sqLGm UL PS1：时间偏移量为33.3656ps <O
0Q]`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 Y 4 HN1 %]&$VVVh PS:在中心位置处测量光场随波长变化 MGsQF #6]
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Ajm!;LA[jO
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 lQ`=PF h
}n4 T!N PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 +4_, , I
PS：电场振幅在时域中的分布 \ /YRhQ
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 17Cb{ Q
&&9 |;0 < PS:转换为真实的场 88v8lt ;R
PS：将包络函数转换为真实场 9GH5
11) 其它场测量工具 s{Qae=$Q
@6yc^DAA 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 H?];8wq$G L? DlR hu PS：在输出光场上划定线段 aE5-b ub c
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 JE-*o"&
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 G -T^1?
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 ]nUr E6
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QQ：2987619807
