建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ;le0QA
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. v\PilF 使用工具箱：基本工具箱 C
rfRLsN]
qS| Adk NL 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 KD=bkZ&
?^F5(B[+Y 自由空间传输距离：10mm !h*B (,
a H VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 VAg68 EbnF
ZHcONYAr 1) 脉冲传输 jNIUsM 8e
WDvV
LU` 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 4gya] R~c IT:i
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： {Y^c*Iqn 2) 复数场 j<@fT
ewZ
CZ2iJ y 传输时间用 来表示 d9|T=R
G\):2Qz!| 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 s6IP;}
^H-QYuz:T0 脉冲的载波频率为 jP7w6sk
E
rXuAixu!t 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： GeVc\$K- Uqr{,-]5v 3) 时间傅里叶变换 Stt* 1gT
)6g&v'dq 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： ff[C' zG<0CZQ8 类似的定义同样适用于复数场 TRo4I{L6S
|w4(rs- 4) 包络函数 u,\xok"
{)@ j77P 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： 4V1|jy3 其对应的频域谱为： $CM4&{B"i
D*qzNT@`LR 
8>m1UO Nr
j KYm /}d 1) 构建脉冲光源 M{G$Pk8 [ `k!UjO72 rrYp' L PS:高斯脉冲光谱窗口 9X.g g$P
bIq-1
Y( 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 VGfD ;8]z
+H[Q~P8'[ 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 5vYsA1Z
9Y\F53p&j STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ??q!jm-m
`9:v*KuM#R STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) '8L(f w{k
f x%z| K STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) Hu K Aj
|HNQ|r_5S STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) cj` #Tg.
C CLfvex STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 PMD,8] |
GCZu<, STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 .HQVj 'g
1`nc8qC 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<0w/n!jmC
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a 
/E; ;j9
x_]",2 W' 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 .QNjeMu. 
_, 1 1EeW@ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 4S^
6) 点击
，进行光程分析 buc,M@> c9
gz!NE PS1：左图为相位vs频率图 e =0l<Rj
S83]O!w0 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) WNCM|VUl
u X aL 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 yp( ?1 PS1：时间偏移量为33.3656ps /Q V [ N
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 +#^sy> vcaBL<io PS:在中心位置处测量光场随波长变化 kyp U &F
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 de*,MkZN
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 v=dKcruR:
_%AJmt} 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 e);bF >.~
PS：电场振幅在时域中的分布 B:.;,@r]
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 3s88#_eT
xc:`}4 PS:转换为真实的场 ~gSF@tz@
PS：将包络函数转换为真实场 % 4QoF
11) 其它场测量工具 |JirBz
C5.\;;7^& 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 !gD 3CA }rFsU\]:q PS：在输出光场上划定线段 zav*
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 BH.:_Qrbh[
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 e'}ePvN
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 P wt ?9I
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QQ：2987619807
