建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 # c!rx%8I
ZNVrja* 使用工具箱：基本工具箱 Ur]/kij
Eug RC 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 7Db}bDU1
|
h@E7wp1'~ 自由空间传输距离：10mm (dfC}x(3h
MuJP.]5>` VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 JK`$/l |7
uu9IUqEq2 1) 脉冲传输 l?QA;9_R'
tLi91)oG 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 G x
%=&O #dKy{Q3he
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： &|j0GP& 2) 复数场 ;yajt\a
`Xz!apA 传输时间用 来表示 C1'y6{ ,@
6DU~6c=) 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 U?a n\rv
GeD I\- 脉冲的载波频率为 C{,^4Eh3r
m}u)C&2> 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： k 3H0$1 wZZ~!"O & 3) 时间傅里叶变换 XmD(&3; v-
; >>n#8` 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： ^B0Qk:%P^N >+Ig<}p 类似的定义同样适用于复数场 <#J5.I 1
jz`3xFy *] 4) 包络函数 I?S t} Tl
Fsm6gE`|n VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： V3# m s0 其对应的频域谱为： e'>q( B
J OpH
Z? 
)=sbrCl,C/
YGC%j 1) 构建脉冲光源 3<Zp+rD d|oO2 yzWv 4w~%MZA^ PS:高斯脉冲光谱窗口 5VP 0Xa ~
8q%y(e 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 yq49fEgc@U
F@k}p-e~ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 (ix.
,[IDC3.4^R STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 'UUj(1
f
a/\{NHs6"5 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) b~}$Ch3ymW
nX 9]dz STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ]VxC] a2
_crhBp5@T3 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) CxeW5qc
(T0M Wp 0 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 MW6z&+Z
71\ 53Qr#U STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ? "r=08
cLl~4jL 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 ;RJ
8h
x
h# "$W;( 
BaW4 s4u
7M~sol[ * 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 w^ut,`yW R 
\OA{&G. PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 l>}f{az-T
6) 点击
，进行光程分析 s6@mXO:H^ Cp(2]Eb PS1：左图为相位vs频率图 sde>LZet/
g/JF(nkP PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) i-Rn,}v
KF00=HE|] 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 a3<:F2=~\ PS1：时间偏移量为33.3656ps >i,_qe?V:w
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 [K.1 X=O} >4jE[$p]" PS:在中心位置处测量光场随波长变化 # G 77q$
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 X)[tb]U/Wx
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 Z;Hkx1
/@k#t dj 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 A}SGw.3
PS：电场振幅在时域中的分布 YND }P9 h
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 Ztg_='n
0SQr%:zG PS:转换为真实的场 |MFAP!rycS
PS：将包络函数转换为真实场 x_nwD"
11) 其它场测量工具 Mg.%&vH\
^iMr't\b 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 )"pvF8JR%3 ^;RK-) PS：在输出光场上划定线段 m4 (p MrJ
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 xKG7d8=
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 `SFeln{1B
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 a X^T[
3&+dyhL'w /ooGyF
QQ：2987619807
