建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 x}.d`=
r}\h\ { 使用工具箱：基本工具箱 s3-ktZ@
O^}v/ }d 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Uxemlp%%*
S/-7Zo&w+ 自由空间传输距离：10mm j#e.rNG
be:phS4vz VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 w"v'dU ^
zcB 2[eaV 1) 脉冲传输 T'M6 6kg
DnHAm 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 q.MVF ] AD@PNM
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： =YGP%}_.p{ 2) 复数场 }IN_5o( (
u`pROd/ R5 传输时间用 来表示 uXLZtfu{
F4rKFMr 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 cHL]y0 >
ey)u7-O 脉冲的载波频率为 }E5#X R
jRG\C=&(x 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： f9,EWuQNS P/pjy 3) 时间傅里叶变换 ;:Z=%R$wJ
<{ /;1Dru 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： lB!vF ~A& ~" 0@u 类似的定义同样适用于复数场 h1XMx'}B
K O |pJ3 4) 包络函数 HRV*x!|I
_IL2-c8 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： lKEX"KQ! 其对应的频域谱为： kwHqvO!G
3}4p_}f/[4 
iS"8X#[]N
y?#9>S >:\ 1) 构建脉冲光源 S9p?* 'e]HP-Y< NQC3!=pQ}Y PS:高斯脉冲光谱窗口 n}A?jOSAe
Ud#X@xK<h 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 h}| 6VJ@.
%f(S'<DhC 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 MCeu0e^)
6<Z*Tvk{C STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) YZGS-+
's[BK/ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 2vc\=
& Vt2be* STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) :)p)=c8%
O4EIE) c STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) /2e%s:")h
yW \XNX STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 %X4-a%512
wmo{YS3t| STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 +2DE/wE]e+
gF[6c`-s 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 94|yvh.B
py{eX`(MS 
u 1ZJHry
r <*O 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 s=d +GMa 
x(P KFn PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 5"JU?e59M
6) 点击
，进行光程分析 \=!H 2M Vkr`17`G PS1：左图为相位vs频率图 dEASvD'
b~_B
[cf 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) ( 0i'Nb"
~G>jw"r 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Xb}!0k/{ PS1：时间偏移量为33.3656ps {-@~Q.&}v
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 dv;9QCc' AnNP Ti PS:在中心位置处测量光场随波长变化 :l+_ja&o
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 E4+b-?PB~
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 QDS0ejhp
X Hs d - 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 90~*dNk
PS：电场振幅在时域中的分布 H]s4% 9T
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 rA,CQypo
0
y< k][ PS:转换为真实的场 Sx 8l<X
PS：将包络函数转换为真实场 %3M95UZ2
11) 其它场测量工具 |;P ^clS3
]pnYvXf>! 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 FV
A
UR x;u ~NKy PS：在输出光场上划定线段 1otspOy
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 A 4j<\xL
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 vMhYpt?7\
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 HsnG4OE
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QQ：2987619807
