建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 [ @;q#.}Z
CyXFuk!R 使用工具箱：基本工具箱 tPq We2
!!:mjq<0 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 HzQ Y\Y6
0ub0 [A 自由空间传输距离：10mm UI%Z`. &
Qo$j'|lD VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Mv?$zV"`#
D `N PU
1) 脉冲传输 Cno+rmsfT
#UesXv 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 1"yr`,}?8r A~) #
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： J5Ovj,[EZ 2) 复数场 {3`cSm6c
\ ` U=pZJ 传输时间用 来表示 <{P`A%g@
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w[#v 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 nr]:Y3KyxX
-qqI @+u+ 脉冲的载波频率为 NpLZ
, |H
/P%OXn$i/ 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： !*e1F9k ;V 0^uB.z 3) 时间傅里叶变换 cw"Ou%
L+.&e4f'oj 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 7SJR_G6,{ ~YRG9TK 类似的定义同样适用于复数场 ?
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giYlLJA*} 4) 包络函数 (Cb;=:3G
!rsGCw!Pg VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： nq5qUErew 其对应的频域谱为： JnIE6@g<y
pf$ gvL 
#IR,KX3]A
%k'>bmJ 1) 构建脉冲光源 aqEmF Jo''yrJpB RJ1 @ a PS:高斯脉冲光谱窗口 |/;;uK,y
43? uTnX/ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 +Ly@5y"
G e7Uety 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 Vbv)C3ezD
HA74s':FN STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) %<0 'xJ%%Q
H1.ktG STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) bH.SUd)
\q@Co42n\ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 0b G# '.-
M}e}3w STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) }qT{" *SC
UC _o; STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 |Iknk,
Cto>~pV STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 GTM@ 9^
%xrldn% 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 h
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eLIZ<zzW0} 
,N1pw w?
IIN,Da;hD 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 <JIqkGeAi 
,rV;T";r PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 d uP0US
6) 点击
，进行光程分析 ,BFw-A M`n0
q y PS1：左图为相位vs频率图 RzU9]e
_ (-i46x} 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) ,xg-H6Xfa{
0avtfQ +f 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 cJf&R^[T PS1：时间偏移量为33.3656ps &NOCRabc
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 V?)YQ B lid0
YK- PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Q zg?#|
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 %(|-+cLW+
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ep4?;Qmho
-<L5; 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 eLLOE)x
PS：电场振幅在时域中的分布 # [
+n(
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 #"8 'y
j\"d/{7Q PS:转换为真实的场 yuC|_nL
PS：将包络函数转换为真实场 PjofW%7F
11) 其它场测量工具 H_ ,4N_hL
Sk:x.oOZ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 (|#%omLL R;pIi/yDRe PS：在输出光场上划定线段 ?9%$g?3Z
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 V>`9ey!U
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ~k%XW$cV
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 6VS_L@
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QQ：2987619807
