建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Ud:;kI%V j
C2;Hugm4 使用工具箱：基本工具箱 itmFZZh
>F5E^ DY 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 jn]:*i;i
Q TIC5cl, 自由空间传输距离：10mm {
Ba_.]x
RI2 /h rW VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 O77^.B
1|WrJ-Uf 1) 脉冲传输 g1{2E<b 5
TCI)L}L| 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 0 6]%$ -j fq?MnW c
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： VQ7A"&hh 2) 复数场 9 GgXX9K
uskJ(! 传输时间用 来表示 /0YO`])"
^&7gUH*v 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 Yn5a4
%~I%*=o[ 脉冲的载波频率为 |w M<n
r7+Ytr 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： [_-[ S `^d f la 3) 时间傅里叶变换 tjJi|
gxc8O).5vY 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： lho0Xy
gn |"+UCAU 类似的定义同样适用于复数场 .#{m 1mr
$u c mE 4) 包络函数 |xFSGrC
Y P`/dX"4 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： =sUrSVUeU 其对应的频域谱为： =J E 5/
a8 .x= j< 
* ?~&O.R"
mvu $ 1) 构建脉冲光源 &?*H`5#?G 1T
8|>2m 3 ~j yl PS:高斯脉冲光谱窗口 Qe;R3D=T;
5Ve
T8/7Q 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 d`3>@*NR<
)E c /5=A 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 | $D`*
\t
^ 9UN STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) e=Q{CsP
u}|+p + STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) Z$y~:b z
}8dS[-. STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 'RpX&g
>JHQA1mX STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) <_#a%+5d
IN?rPdY STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 |W*i' E
5O C{_- STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 <x h";seL
c^7QiTt_ 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 g]9A?#GyE
k3UKGP1 
-Q"
N;&'[&
"bA8NQIP 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 "]hQ\b\O 
B`?5G\7L PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 z K6'wL!!I
6) 点击
，进行光程分析 -5GRit1q? +K:hetv PS1：左图为相位vs频率图 :|N(:W>=$Y
.Lp\Jyegs 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) sh;>6xB
L+ Q.y ~ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 k mM - >v PS1：时间偏移量为33.3656ps V%JG :'6L
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 gUrXaD# x%%OgO +> PS:在中心位置处测量光场随波长变化 N _|tw
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 i J p E`
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 sJ7ZE-v]h
nZ/pi$7 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 S\ ) ~9?
PS：电场振幅在时域中的分布 }\]J?I+ A
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 p~17cH4~-f
'<Jqp7$dL PS:转换为真实的场 7
|Q;E|=-Y
PS：将包络函数转换为真实场 k/ hNap'0
11) 其它场测量工具 M5c~-}Ay
l g*eSx>M 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 6Jd.Eg ~A7 ,Kwtp)EX PS：在输出光场上划定线段 >.r> aH
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 18o5Gs;yx
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 9K4Jg]?
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 vu`,:/|h
2)(ynrCe D}]u9jS1
QQ：2987619807
