建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 uk8vecj
(x.O]8GKP 使用工具箱：基本工具箱 L_3undy,
f* +eu @ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 =bVaB<!
" `sr# 自由空间传输距离：10mm ac/=%om8u
"IK QFt' VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 b
r"4 7i
8veYs` 1) 脉冲传输 Z+ mesj?.
{}vB# ! 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 ,]OL[m %T.4A j
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： ]cz*k/*0 2) 复数场 ;au -NY
rv(Qz|K@ 传输时间用 来表示 gC}r$ZB(
Y #'?3 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 CB<i
CC(At.dd 脉冲的载波频率为 |@}Yady@C
l7{Xy_66 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： 6[-N}) L_>j
SP 3) 时间傅里叶变换 sknta 0^=2
kc0YWW Q-: 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： De^GWO.?bT g;bfi{8s_ 类似的定义同样适用于复数场 4t( V)1+
l s(lL\ 4) 包络函数 LuM[*_8
w8| 38m VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： {b|:q>Be8 其对应的频域谱为： ]Zfg~K(
tgu}^TfKkg 
6cCC+*V{
p Rt=5WZ 1) 构建脉冲光源 .t/X W++ D[.;-4"_ <2cl1Fb PS:高斯脉冲光谱窗口 r!qr 'Ht<
I8|7~jRB 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ])dq4\Bw
J|DID+M 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 JEF2fro:Z
N :#"4e STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 80X #V
!n<vN@V*3d STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) V~V_+
9{gY|2R_ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) _z:7Dj#
d"
T">Og) STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) jU1 ([(?"
?GdoB 7(% STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 sN6R0Y W
j@jaFsX | STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 (#Vkk]-p
x|#R$^4CY 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` ov?T(H
%P!6cyQS 
!J 3dlUFRO
\,YF['Qq 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 Wb* A};wE 
Lh0qB)> PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 3)jFv7LAU
6) 点击
，进行光程分析 Fa}3UVm @dl{ .,J PS1：左图为相位vs频率图 [TUy><Z
d QD YN_ 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) 1#KE4(
?:D#\4=US 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 )<_e{_ h
PS1：时间偏移量为33.3656ps SE%B&8ZD
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 Igo wz7 ~ YQC!x PS:在中心位置处测量光场随波长变化 5)g6yV'
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 H_*;7/&
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 Ns ?8N":
^ Ht!~So 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 Gq e?CM
PS：电场振幅在时域中的分布 MeD}S@H
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 ^gP pmb<x
LxWnPi ^ PS:转换为真实的场 #G'Y 2l
PS：将包络函数转换为真实场 lX^yd5M&f
11) 其它场测量工具 J$' Q3k
KI* erK
[d 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 & e2|]C4 C% hMh/Li; PS：在输出光场上划定线段 [1 pWg^
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 drr
W?U
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 r_8[}|7;
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 $) UMRG
>LvQ&fAo L>4!@L5)
QQ：2987619807
