建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 : q
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KQcs3F@t
使用工具箱：基本工具箱 "+\ lws
Z?pnj8h-& 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 7~&/_3
,R EJ t 自由空间传输距离：10mm a,3j,(3
tyfTU5"x VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 O p"M.]#
:`E8Z:-R 1) 脉冲传输 bfA=3S"0
^F2b
hXE 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 !1n8vzs"c HODz* pI
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： qzI&< 4 2) 复数场 > RPd$('T
IGS1| 传输时间用 来表示 e?`5>& Up
?|WoIV. 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 ?notxE7 ]
_2k ]3z? 脉冲的载波频率为 M~WijDj
@S|jC2^+h 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： jx.[#6e a\IP12F? 3) 时间傅里叶变换 uum;q-"
^
"i l}8` 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： NM]s8cK_ zrR`ecC(b 类似的定义同样适用于复数场 ?q(\=;Y
6 ` Aj%1 4) 包络函数 !FA# K8
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}3uo6GIB VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： h@: TpE+N 其对应的频域谱为： .,7JAkB%t
`Ja?fI'H- 
CPVjmRUF|
%ObLWH' 1) 构建脉冲光源 9R ;/*$ *<E]E? 6'kS_Zu{< PS:高斯脉冲光谱窗口 56e r`=ms
gzjR 6uz 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 6(]tYcC
5k6mmiaKk 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 Oy <5>2^P
}8 @M@ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) AK=
h[2(
=Zu^8 0/ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) QCH}-q)
%1.]c 6U STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) U ~}
U\_
~XyW&@ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) neXeA U
UA4J>1 i STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 JJltPGT~Oa
]W Zq^'q. STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 |o2sbLp
s[K^9wz 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 Aub]IO~
[/ !;_b\X 
<+^6}8-
#l4)HV 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 HQUeWCN 
yb eKiv9 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Q\GDrdA
6) 点击
，进行光程分析 eVt$7d? Jw kloR#?8A PS1：左图为相位vs频率图 )J_\tv
21ppSN > PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) uGwJ K`!~
cFN'bftH4 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 * \wp?s>-t PS1：时间偏移量为33.3656ps < -uc."6\
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 #Hvq/7a2R E,wVe[0)f PS:在中心位置处测量光场随波长变化 `C_jP|[e
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 277ASCWLkU
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 -*~CV:2iq-
3)ma\+< 6 PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 +vNZW@_$D
PS：电场振幅在时域中的分布 hY*0aZ|(
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 6vp *9
8>7RxSF PS:转换为真实的场 +B' 8|5tPX
PS：将包络函数转换为真实场 g
^!C
11) 其它场测量工具 7_wJpTz
6 5oWD- 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ]N i;w]KE Nrah;i+H\o PS：在输出光场上划定线段 !Oj)B1gc6&
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ( =16PYs
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 3;7 q`
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 < AI;6 /
E"%2 ) ' JdkUhq1V
QQ：2987619807
