建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ]?&FOzN5$P
r~>,$[|n}) 使用工具箱：基本工具箱 wkBL=a
j?-R]^-5 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 K5`Rk" s
<2< 87 PU 自由空间传输距离：10mm QVtM.oi!Q
9$RI H\* VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 BJ5}GX!
;Z 9IZ~ 1) 脉冲传输 _ kN*e:t
S_\
F 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 8\#
^k#X ip jkZG@
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： `@XehSQ 2) 复数场 /S~m)$vu
~pz FZ7n4 传输时间用 来表示 ~xDw*AC-
|[1D$ Qv 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 5 <+K R.W
/! T> b:0 脉冲的载波频率为 Z<"K_bj
Qf@i U%G 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： |/T43ADW B42sb_ 3) 时间傅里叶变换 LM"y\q ]
CdZ BG 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： #/
"+ a$JLc a 类似的定义同样适用于复数场 i9m*g*"2
BX< dSK 4) 包络函数 o#D.9K(
yPgmg@G@/ VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： J/ W{ /E>; 其对应的频域谱为： }}T,W.#%u
TH?9< C-C
!')y&7a~
YnTB&GPxl 1) 构建脉冲光源 #YK5WTn5 ~?U*6P)o I1"MPx{ PS:高斯脉冲光谱窗口 Em^ (
L*JPe"N -e 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 I%lE;'x
,pt%)
c 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 c` G&KCw)d
jH *)%n5,\ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) s;1h-Oq (
d,cN( STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) Ws Oi,oG@
9|W V~ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) B0Xl+JIR#
Wa'sZ# STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) cAuY4RV
~?Omy8# STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 tE"Si<[]H$
p{Sh F. STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Hs (D/&6%
'Kbl3fUF 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 6}dR$*=
Es' Um,ku 
!<n"6KA.
buMq F-j 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 rrBAQY|. 
1np^([' ih PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 \\4Eh2
Y
6) 点击
，进行光程分析 C>QIrZu KEr\nKT1 PS1：左图为相位vs频率图 Sp Sn oVI
{]} s#vvy 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) X% {'<baR
6oL1_) 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 $t =O: PS1：时间偏移量为33.3656ps \wav?;z
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 q/ &y*)&'O \f Lvw PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Q<"[C
1Lj
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 B]iP't \~
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 p@Q5b}xCG_
v3RcwySk PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 1s7^uA$}6
PS：电场振幅在时域中的分布 IB5BO7J
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 9.+/~$Ht
%{ 5n1w PS:转换为真实的场 [`_i o>*g
PS：将包络函数转换为真实场 n(;:*<Rh
11) 其它场测量工具 +a+` Z>
)j&" %[2F 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 RDQ^dui 3Rv7 Qx PS：在输出光场上划定线段 }nx=e#[g%2
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 EeQ5vqU
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 Rm>^tu
-
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 n \G Ry'
WE!vS Z3R d^D i*&X
QQ：2987619807
