建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 S' ,h*e
//BJaWq 使用工具箱：基本工具箱 SyVXXk 0
hdx_Tduue 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 t3Gy *B
{ l,&F+W$C 自由空间传输距离：10mm tj~r>SRb+
rIPfO'T? VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ElUFne=
5?SE?VC=t 1) 脉冲传输 UTh2? Rh/
wg% Z 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 bWp:! w#K 2=fM\ G
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： DdI%TU K, 2) 复数场 9!n95
jn|NrvrX 传输时间用 来表示 aOGoJCt
C
_Sfu8k>): 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 Zt! $"N.,
T$"~V u 脉冲的载波频率为 #1E4
R}B
z@3gNY&7.8 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： _i kKOU^8 3]?='Qq.( 3) 时间傅里叶变换 A?#i{R
]sb?lAxh{ 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： 1a(\F 7 Yq00<kIDJ 类似的定义同样适用于复数场 1?H;
c5?d&
'yX\y
6I 4) 包络函数 WUie `p
Y+Z+Y)K 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： j[:70%X 其对应的频域谱为： 'uL$j=vB
@NA+Ma{N 
{U_ ,y(V
v\6.#>NQ 1) 构建脉冲光源 m<3. X"- 5*Zz_ . "r@#3T $ PS:高斯脉冲光谱窗口 wsB-(
0-
\A \ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ) u Hat#
drjNK!XL@ 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 p1niS:}j
?GNR ab STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) @JhkUGG]p
YX,;z/Jw2 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 8Gy]nD
xI ?'Nh STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) [DjlkA/Zg
H4
O"^#5 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 2* w`l|Sx
n]#YL4j STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 8BAe6-*S8
>Um(gbG STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 GOdWc9Ta!
n
Yx[9H N 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 /'DAB**
h= '&^1 
=3'B$PY
(G+)v[f 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 P l'lmUR 
'j'6x'[> ] PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 \ky oA
Z
6) 点击
，进行光程分析 \\ R<HuTY /!Ag/SmS!9 PS1：左图为相位vs频率图 YR\(*LJL
8u)>o*
: 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) /V+7 :WDj
[g"nu0sOK 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Dj=$Q44 PS1：时间偏移量为33.3656ps "kcix!}&
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 ~P}ng{x4z m=h/A xW PS:在中心位置处测量光场随波长变化 =jm\8sl~~
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 mvpcRe
<
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 )Az0.}
eVMnI yr PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 <n k/w5nKL
PS：电场振幅在时域中的分布 :##$-K*W"
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 oc-&}R4=
EVqqOp1$v4 PS:转换为真实的场 N\]-/$ z
PS：将包络函数转换为真实场 k f Y;
11) 其它场测量工具 R!"`P o
"+O/OKfR0 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 'e <8j mDA+
.l&)b PS：在输出光场上划定线段 yZ=O+H
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 {l/`m.Z
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 UnVa`@P^:G
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
`d9" n
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QQ：2987619807
