建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 >oq \`E
n>u_>2Ikkj 使用工具箱：基本工具箱 t+A*Ws*o
0"e["q{| 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 MMrN#&r
).jQ+XE'> 自由空间传输距离：10mm 00;SK!+$
GCYXDovh VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 'y H
? cWw t~N9 1) 脉冲传输 mxCneX
^E/6 v G 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 SVVE b6 & Me z&@{
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： D,..gsg 2) 复数场 |s/Kb ]t
VOj7Tz9UD 传输时间用 来表示 cPZ\iGy
/D9#v1b 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 x_O:IK.>
"\Dqtr w 脉冲的载波频率为 g
\S6>LG!
N>EMVUVS 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： y`m0/SOT uDG>m7(}/h 3) 时间傅里叶变换 b' ^<0c
U= GJuixy 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： U 4dfO= 5xKod0bA 类似的定义同样适用于复数场 Heqr1btK
sE]z.Po= 4) 包络函数 O =}
<z60E vHg 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： T*B`8P 其对应的频域谱为： 5/6Jq
j/oc+ M^ 
U7U&^s6`
VXk[p 1) 构建脉冲光源 <~ay 4JY eI`%J3BxR `;G@qp:A PS:高斯脉冲光谱窗口 1k"t[^
;K l'[~z 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 yo_z c<
IV1O/lGp 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 ShtV2}s|
ZX-A} STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) jEx8G3EL
mK7SE H; STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) JI-.SR
Q+a&a]*KL^ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) j?tE#
|R91| -H STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) -{A64gfFxT
d+h~4'ebv STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱
m5J@kE%
qMVuBv
STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 8:I-?z;S
0ZD)(ps| 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 3^H-,b0^
wmbG$T%k 
m bhh
.pxUO3g 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 x^` P [> 
ooa"Th< PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 S_AN.8T
6) 点击
，进行光程分析 u1'l4VgT C@ XnV=J PS1：左图为相位vs频率图 w?fq%-6f*
FD~uUZTM PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) =yJc pj
bjwl21;{ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Y!c7P,cZ+3 PS1：时间偏移量为33.3656ps /viBJ`-O
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 LChwHkRHJI r<dvo%I#| PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Qdc#v\B
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 1D"EF
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 S}/ZHo
l,QO+
>)z PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 ?ODB W/{[G
PS：电场振幅在时域中的分布 5}9rpN{y
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 C?g*c
>"]t4]GVf PS:转换为真实的场 }p9#Bzc
PS：将包络函数转换为真实场 1TN+pmc}@
11) 其它场测量工具 Rh@UxNy\,
ZQ\O|
n8 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 V22Br#+ ;,KT+! H$ PS：在输出光场上划定线段 )q{e L $
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 y>J6)F
=
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 q"g4fzCD
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 w*Ze5j4@
\
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QQ：2987619807
