建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 0L KRN|@
qv"$Bd:]r 使用工具箱：基本工具箱 qv* ^fiT
<|\Lm20 G] 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 [mHdG2X
@v B!u[{ 自由空间传输距离：10mm )0R'(#
2|bn(QYz VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 iyp=lLk
${)b[22": 1) 脉冲传输 L^F y#p
LrK,_)r:~ 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 F: l%O#V M xG W(p
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： hG:|9Sol, 2) 复数场 VQ{f ne<
,{q;;b9 传输时间用 来表示 0AV c
xjUtl 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 U3:j'Su4H?
6i*sm.SDw 脉冲的载波频率为 'Qo*y %{@5
B~du-Z22IZ 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： -Vhw^T1iV p[lA\@l[ 3) 时间傅里叶变换 rc>6.sM
%
J Sg$wi8 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：
*cnNu T Ip]KPrw p 类似的定义同样适用于复数场 &yol_%C
v 6Vcjm 4) 包络函数 -B\HI*u
gRT00 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： LYg-
.~<I 其对应的频域谱为： )tnh4WMh}
A nvRxb.e 
! &Pui{F
C\/L v. 1) 构建脉冲光源 ivz5H (b 9?3&?i2- bnLPlf PS:高斯脉冲光谱窗口 mo#04;VF
2Q"K8=s 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 4X( H ;
U!Z,x 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 ^Js9 s8?$
Bn g@-#`/ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ~**.|%Kc
9pxc~= STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) Ezv
Y"T@
mju>>\9 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) &q|K!5[k
MO <3"@/, STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) q =qcm`ce
Q'mM3pq4r STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 = +?7''{>
d6sye^P STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ZEO,]$Yi7
g!z&~Z: 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 M|(Q0 _8
Vr1<^Ib 
Zdo'{ $
_1L
f[ ^Aw(o PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 nSAdCJ;4
6) 点击
，进行光程分析 Y<ql49- X
)sp4Ie PS1：左图为相位vs频率图 fku<,SV$O4
X=8{$: 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) x6ARz H\
cX OK)g# 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 xZF}D/S?Ov PS1：时间偏移量为33.3656ps =;& yd';k
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 M$8^91%4B ,47Y9Kz9 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ^7KH _t8
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 r[Hc>wB v
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 cFnDmt I:
N;j)k; 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 zb<6
Ov
PS：电场振幅在时域中的分布 P{+T< bk|
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 #@~+HC=
O ,h ;hQZ PS:转换为真实的场 dg"3rs /?A
PS：将包络函数转换为真实场 `eCo~(F y
11) 其它场测量工具 7 uKY24
!pdb'*,n 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 %vhnl' `LE6jp3, PS：在输出光场上划定线段 vf%&4 \ ib
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 r_ 6ZO&
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 0h\smqm
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 xZwLlY
YCM]VDx4u1 "Yj'oE% \
QQ：2987619807
