建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 u:H 3.5)%
JS7}K)A2B6 使用工具箱：基本工具箱 `MYK XBM
RQ)!K lY 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 8j +:s\
q,,>:]f# 自由空间传输距离：10mm Iam-'S 5
OG?j6q hpl VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 K-Dk2(x
L!b0y7yR 1) 脉冲传输 {{[jC"4AY
k1Mxsd 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 #b"5L2D`y' Rw
ao5l=x
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： C (1A8 2) 复数场 voej ~z+
z2nUul(2 传输时间用 来表示 OxHw1k
q~'
K9 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 #9hXZr/8
gQpD]p%k 脉冲的载波频率为 <& Y}j&(
XAULD]Q 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： ND55`KT4 o|^?IQ7bpf 3) 时间傅里叶变换 ~ut& U
G0; EbJ/& 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： ZaUcP6[h Yr"!&\[oz 类似的定义同样适用于复数场 J.e8UQ@=5
j#nO6\&o 4) 包络函数 1nlE3Y?AV
({H+ y
9n 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： U ygw*+ 其对应的频域谱为： n"<GJ. {
.t^UK#@#4 
9*TS9 0>a
^ ;CR0.4 1) 构建脉冲光源 Nvx)H(8F X.T\=dm%v =4M.QA@lI! PS:高斯脉冲光谱窗口 e2-70UvW^
(4{ C7 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 rz[uuY7
= @1R ozt 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 j_6` s!Yw
]lB3qEn< STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 1hMX(N&|
u .pKK
STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 5}d/8tS
HV $9b~( STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) lEyG9Xvi
|B1; l<|` STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 9#EHXgz
?LV -W STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 < 9d-Hz
!}L~@[v,uL STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 S`W'G&bCj
VT5cxB< 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm B.Zm$JZ :
iBtjd`V* 
fOK+DT~
[yYH>~SuwZ 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 Uaus>Frx.T 
t > x-1vf% PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 T]Tdx.B
6) 点击
，进行光程分析 : ~ZqB\>i jsNH`" PS1：左图为相位vs频率图 d4y9AE@ k
5q(]1|Se i 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) \uU=O
)
wQD0 vsD 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 "w npiB} PS1：时间偏移量为33.3656ps PJxak3
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 FG DGWcRw~ (kWSK:l PS:在中心位置处测量光场随波长变化 (|0.m8D~D
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 e-CNQnO~
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 b H\'uaJ
AfbB~Ll Bq 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 T3USNc51
PS：电场振幅在时域中的分布 74@lo-/LY
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 K0EY<Ltq
e/"yGQu PS:转换为真实的场 }}^,7n pU
PS：将包络函数转换为真实场 w/b>awI
11) 其它场测量工具 jd%Len&p
YSR mt/ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 CS/Mpmsp lLb:f6N PS：在输出光场上划定线段 ,?l~rc
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 r\$6'+Si
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 "w}-?:# j
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 C`\9c ej
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QQ：2987619807
