建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Ds%&Mi
71. \`' 使用工具箱：基本工具箱 pjHRV[`AP
MYw8wwX0kJ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 z'oiyXEE3
yB4H3Q ) 自由空间传输距离：10mm 24jtJC,7
ImV] }M~_ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 'uKkl(==%
I' ! r 1) 脉冲传输 R E>ks[
V@ _-H
gg 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 Y%0d\{@a '-PMF~~S
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： a\{1UD 2) 复数场 x* = sRf
46K&$6eN 传输时间用 来表示 M . )}e7
jkF+g$B 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 EzIs@}
O b8B 脉冲的载波频率为 WfRfx#MMt
:/v,r=Y9 p 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： Ki/'I c1 !0ce kSesr 3) 时间傅里叶变换 l 70,Jo?78
&v$,pg%-: 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： v. Xoq *!g 24 类似的定义同样适用于复数场 (rr}Pv%yb
w!WRa8 C 4) 包络函数 .~q)eV
`k(u:yGK 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： l801` ~*gO 其对应的频域谱为： Sk /#J!T8{
\T`[ "< 
-!J2x 8Ri
6x_ T@ 1) 构建脉冲光源 WHUT/:?f ?C
&x/2lt 3ar=1_Ar PS:高斯脉冲光谱窗口 S~0JoCeo
s) Cpi 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 6ORY`Pe7P|
OE'K5oIM 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 ?wd|G4.Vo
}iilzE4oH# STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) M o}H_8y
L
42|>%uo STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 8F zHNG
r8uqcKfU STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) G HD^%)T5^
A g0]U STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 9W*.lf
Z-)[1+Hs STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 $]@O/[
}B y)y;~ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 V:
^JC>6
n6b3E * 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm ]7a;jNQu
9~@<-6jE3b 
,e9CJ~a
g b -Bxf 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 C"w,('~@kW 
/7bw: h; PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Zj qA 30!
6) 点击
，进行光程分析 xXF2"+ Nd`HB=ShJ PS1：左图为相位vs频率图 _N98 vf0o
[#p&D~Du& PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) I(pb-oY3!I
L 5+J
^ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 UL+E,= PS1：时间偏移量为33.3656ps EMLx?JnP
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 i 'qMi~{ b SQRLxF PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Cz_AJ-WR
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 m$,,YKhh
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 1e/L\Y=m
;4 ,'y 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 Vu}806k B
PS：电场振幅在时域中的分布 qgtn5] A
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 PdT83vOCE
HOfF"QAR$ PS:转换为真实的场 "Nbos.a]5
PS：将包络函数转换为真实场 _z q)0\
11) 其它场测量工具 lr WLN
MSl&?}Bj 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 r*chL&7 + 3h`UF PS：在输出光场上划定线段 GR<c =
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 Qm<
g b+
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 hyfR9~
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 vv &BhIf3
E/ijvuO y_*n9
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QQ：2987619807
