建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ]{,Gf2v;;d
]> )u+| 使用工具箱：基本工具箱 . 0
s[{x
vv2vW=\ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 O }K_l1
\ K?( 自由空间传输距离：10mm Q e>i{:N
xb9Pc.A[ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 =% q?Cr
IpWy)B>Fl3 1) 脉冲传输 %@lV-(5q
Nm6Z|0S 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 v[{8G^Z}54 D!bKm[ T
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： Uvjdx(fY[a 2) 复数场 %RQ C9!
K\{b!Cfr^ 传输时间用 来表示 \7Gg2;TA6o
] #Vo}CVP 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 eg" =H50
R^J.?>0 脉冲的载波频率为 w]>"'o{{
CM%|pB/z 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： 9 w O /? +}_Pf{MW 3) 时间傅里叶变换 \{c,,th
iNod< /+"K 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： <<
3
a<I lLu ID 类似的定义同样适用于复数场 uY^v"cw/F
xS6(K 4) 包络函数 #ZG3|#Q=L
"?ap gx 6 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： 9=t#5J#O 其对应的频域谱为： V bg10pV0
%55@3)V8Rf 
9$7&URwSDI
-1qZqU$h 1) 构建脉冲光源 fCgBH~w,9 ry.;u*F A2m_q>>
! PS:高斯脉冲光谱窗口 &qJPwO
;% 2wGT 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 "pt+Fe|@c;
P!kw;x 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 CzYGq
P DRnW STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) s K+
(v
8 1~Kpx STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) b,nn&B5@{
bf& }8I$ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) &!ED# gs
z< z*Wz STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) /:bKqAz;M
z5x _fAT( STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 KX!i\NHz
l^ .K'Q1~a STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 P Q7A~dw9
j5PL{ 6 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 &e5(Djz8t
|+>uA[6# 
{@?G 9UypA
:z]}ZZ 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 M : V2a<!c 
*n8% F9F PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 :M06 ;:e
6) 点击
，进行光程分析 sONBQ9 f\fdg].! PS1：左图为相位vs频率图 !=3Rg-'d1
L'l F/qe^ 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) cB#nsu>
\#CM
<% 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ?>af'o: PS1：时间偏移量为33.3656ps x[QZ@rGIW
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 s2FngAM;f 6R`Oh uN.> PS:在中心位置处测量光场随波长变化 j Fma|y
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 h35Hu_c&
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 VU|;:
4[TR0bM% 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 QYQtMb,
PS：电场振幅在时域中的分布 FXV`9uq}Z
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 6k"P&AD
rz%<AF Z PS:转换为真实的场 BYi)j6"
PS：将包络函数转换为真实场 1j0 -9Kg'
11) 其它场测量工具 9XX>A*
9AHSs,.t 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 _tAQ=e BO
1S 0pd-i PS：在输出光场上划定线段 MxOD8TDF4
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 EATu KLP\
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 DdSSd@,x*
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 \hlR]m !C
Rrg8{DZhv ]u#JuX
QQ：2987619807
