建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 b@J "b(
WWSycH
?[ 使用工具箱：基本工具箱 /)[-5n{
qt9jZtx 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 z#gebr~_\
R+.4|1p 自由空间传输距离：10mm 5QqU.9M
|kZ!-?9Z VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 k2eKs*WLC
DOu^
1) 脉冲传输 ou0TKE9
_
(+gTIcc
> 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`Mc\o " \JPMGcL
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： }Bv1fbD4U 2) 复数场 OGcdv{ ,P
-`8 @ 传输时间用 来表示 z wUC
L
g5U, 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 8^EWD3N`
y9mV6.r 脉冲的载波频率为 AyQ5jkIE^{
u$tst_y- 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： OybmyGHY B^9C}Q B 3) 时间傅里叶变换 +76'(@(1Y
a5Vlfx 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： S N)Czi#7
G1it
3^*$ 类似的定义同样适用于复数场 l`~$cK!
gK~Z Ch 4) 包络函数 . AA#
G
P'iX?+* 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： mvH}G8 其对应的频域谱为： B Hp>(7,
a1_ N~4r` 
_3W .:
w}6~t\9D 1) 构建脉冲光源 o~Hq&C"^} d_(;sW"I c1kV}-v PS:高斯脉冲光谱窗口 POm;lM $
xuHP4$<h3 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ~*1Z1aZ
y}FG5'5$13 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
c\[ &IlM STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) {{gd}g
%o/@0.w STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) \1-lda
|Zn;O6c#L5 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 8yYag[m8
8aQTm- {m STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) _[8J Sw7
)6XnxBSH STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 1xtS$^APcd
ZwxEcs+UM STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 b"@-9ke5I
!M }-N 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 _ \+0e:Ae
#2\M(5d 
*fd:(dN|
G,6`: l 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 y+w y<[u 
rv)Eg53Q PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 B4*,]lS?
6) 点击
，进行光程分析 .@r{Tq,%q8 QHXpX9 PS1：左图为相位vs频率图 ~K)FuL[*
6_8y Q 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) L kafB2y
$0{ h Uex 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 p? +!*BZ PS1：时间偏移量为33.3656ps * XDe:A
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 V[^A V"V 1 h16 2 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 _;x` 6LM
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 U1yspHiZ
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 "a _S7K
d hg($m 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 Ir` l*:j$
PS：电场振幅在时域中的分布 jA@
uV ,w
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 _MQh<,Z8
!#5y%Bf PS:转换为真实的场 PHez5 }T
PS：将包络函数转换为真实场 !oRN,m[7)p
11) 其它场测量工具 }f{5-iwD}
BD .l 5 ~: 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 px buZ9w2Q #~rQ\A!4 PS：在输出光场上划定线段 n dB qXS
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 o k-q9dM
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 $Zi {1w
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 lS2 `#l >
Efd@\m:~> FAGi`X<L
QQ：2987619807
