建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 }]$%aMxy T
Vcz Ex P 使用工具箱：基本工具箱 !(~eeE}|lM
~McmlJzJG 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 9G_bM(q'^2
jku_0Q0*? 自由空间传输距离：10mm kE;h[No&K
Y*/:IYr` VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 G7yCGT)vQ
#n2'N^t 1) 脉冲传输 /k qW
Pc#8~t}2 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 _W'>?e0i }&BE*U8_
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： JV(qTb W 2) 复数场 J@PwN^`
4|YCBXWh 传输时间用 来表示 3TVp
oB`
6My=GBy C 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 9\ZlRYnc=
^2%_AP0= 脉冲的载波频率为 2a8ZU{wjn
.lAqD- 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： A ; 7p fgIzT!fyz 3) 时间傅里叶变换 1wP# ?p)c
=cI -<0QSn 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： ,r~pf (nz !`"@! 类似的定义同样适用于复数场 O32p8AxEz
GEj/Z};;[b 4) 包络函数 #Jp_y|
"| cNY_$&s 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： * z
I@Htp 其对应的频域谱为： <9z2:^
;#$ 67G$ 
>
2_xRn<P
6$$4!R- 1) 构建脉冲光源 hEla8L4Y rDFD rviW_ G x /sJ( PS:高斯脉冲光谱窗口 Z^ynw8k"
uJ<n W%} 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 jkCa2!WQ'i
!iUFD*~r~ 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 *`$Y!uzG:\
2yZ/'}Mw STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Pu/X_D-#Gi
hG51jVYtw STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) g}
\$9
VqGmZ|+8 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) g(Q )fw
<%w)EQf4m STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) #tX\ m ;
K;kaWV STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 _~~:@fy
WqQAt{W/< STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 YZ >L\
/g$cQ=c 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 3h t>eaHi
qJV2x.! 
t8SvU
U Q]WBS\ 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 $Ro]]NUz| 
w _zUA'n+ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 1^& qlnqH
6) 点击
，进行光程分析 v
C,53g 3"v
k$ PS1：左图为相位vs频率图 obA}SF
]?KTw8j } 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) Jv_KZDOdk
0X \OQ; 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 2J7=
O^$? PS1：时间偏移量为33.3656ps ;rwjqUDBz
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 [I6(;lq2 X} "Ic@8 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 K >%}m,
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 RNa 59b
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 %DyukUJ
aqL# g18 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 mEK0ID\
PS：电场振幅在时域中的分布 GxH]
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 GM]" $
w5/`_m! PS:转换为真实的场 u7PtGN0r%
PS：将包络函数转换为真实场 }5_[t9LX
11) 其它场测量工具 Ug :3)q[O
] oOSL=~c 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ~nQ= iB <4lR PS：在输出光场上划定线段 U&F1}P$fb
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化
qW~Z#Si
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 WY>r9+A?W
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 #eRrVjbo
eX s^YPi ,<Ag&*YE4
QQ：2987619807
