建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 S S(jjpe&,
K xh)'aal 使用工具箱：基本工具箱 +-
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y#YCc{K
[ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 |'Ve75 W6u
E5-8tHV 自由空间传输距离：10mm ^
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*l_1T4]S VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 F 2 >o"j2
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8@* 1) 脉冲传输 )u3<lpoTy
'00DUUa 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 .Uha %~% &{ntx~ Eq
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： >(:KEA 2) 复数场 khc5h^0
/0Zwgxt4?7 传输时间用 来表示 "2Js[uf
!i#;P9K 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
E2!;W8M
>SSF:hI"J 脉冲的载波频率为 SYa!IL-B
/ExnW >wT 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： dKZffDTZ O:p~L`o>> 3) 时间傅里叶变换 vnXpC!1
w}oH]jVKL6 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： g&riio7lx j"}alS`- 类似的定义同样适用于复数场 4)Z78H%>
N@;6/[8 4) 包络函数 C Z|Y o
"4n_MV>p 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：
1u)I}"{W> 其对应的频域谱为： j~Rh_\>Q
J|,| *t 
=Lp0i9c
{Qlvj.Xw 1) 构建脉冲光源 HO & #Lv W# -M| [$-y8` ~( PS:高斯脉冲光谱窗口 jc)D*Cf
_2U1$0xK 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 b .j\=c
]#+fQR$ ! 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 ]U'KYrh
1 mf|:2, STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) oy/#,R_n%
Ur]5AJ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) U2@?!B[\d`
H[!by)H STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) >E[cl \5$E
=(.HO:# STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ML Id3#Q
eUx|_*` STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 d}ue/hdw
pkBm AJb@ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Q]IpHNt[>
ECU:3KH>MF 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm +r4^oT[-
)6IO)P/Q~ 
NWv1g{M
DkQy. 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 ze!7qeW 
tb{l(up /a PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 b ~%(5r.
6) 点击
，进行光程分析 CXvL`d" }|AUV PS1：左图为相位vs频率图 5w iU4-{
/ u>")f PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) PL%_V ?z
>k
kuw?O@ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ]NG`MZ
PS1：时间偏移量为33.3656ps V\X.AGc
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 Fa g%#jxI o;_v' PS:在中心位置处测量光场随波长变化 *% \z#Bje@
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Xxp<q IEm
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 F0+ u#/#
>$?$&+e} PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 }\P9$D+
PS：电场振幅在时域中的分布 (A/V( .!
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 /&cb`^"U^
O N]
z- PS:转换为真实的场 LIirOf~e;!
PS：将包络函数转换为真实场 7 45Uo'
11) 其它场测量工具 :hCp@{
cZ%weQa#N) 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 W@JmG`Sy W32bBzhL PS：在输出光场上划定线段 W?5^cEF
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ;r"YZs&Xd
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 yA
\C3r'
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 50Pz+:
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QQ：2987619807
