建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 O/a4 ]r+_
JNYFD8J~ 使用工具箱：基本工具箱 = eXU@B
a85$K$b> 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 (\hx` Yh=>
[{<`o5qR 自由空间传输距离：10mm 5Y'qaIFR
X0H!/SlS VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 2 %@4]
E=CsIK 1) 脉冲传输 #Z`q+@@ ]A
,+vy,<e& 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 m=A(NKZ
K&Z tRRDd
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： ," Wr" 2) 复数场 q?oP ?cCw
x?p1
HUK 传输时间用 来表示 k,E{C{^M
&(G\[ RWp\ 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 !&ayYu##{
_A5e{Gb 脉冲的载波频率为 ?{|q5n
UkT=W!cq 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： C] eSizS. ~'i Ho]9O 3) 时间傅里叶变换 ~u !|qM
K{cD+=]{ 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： W*4-.*U8a zyc"]IzOU 类似的定义同样适用于复数场 Y E s &
Ins`l 4) 包络函数 4(~L#}:r!
DiScFx |rE 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： EXwo,?I 其对应的频域谱为： T`.O'!
nntuLuW 
<fjX[l<Uz
`d
+Da=L 1) 构建脉冲光源 ?m= N]!n #`iB`| @ ZwvBH PS:高斯脉冲光谱窗口 UcDS9f_87
NP#w +Qw 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ZrxD`1L
_AYK435>N 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 &)Tdc
GT!M[*[ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) }DE g-j,F
ooL!TS GD STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) mpEK (p
}6 }l7x STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 3 !Ij;$
BB $>h} STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) OU(8V^.
A*R^n}sh STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 i2U{GV<K-r
Y3 cMC) STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Mzw <{*:r
C12Fl 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 |&nS|2.'
&yT qZ*Yuk 
}J`w4P
o>i4CCU+ 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 / cdC'g 
k&q;JyUi PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 V)-+Fd,=
6) 点击
，进行光程分析 7P5) Z-K[ Z1f8/?`W PS1：左图为相位vs频率图 K.nHii
f:,DWw`B 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) ) 0W{]2
4Zddw0|2 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 GL0L!="! PS1：时间偏移量为33.3656ps "]x'PI 4J
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 d-ZJL6- SC!RbW@3 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 c(E{6g?
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 $q{!5-e
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 3` |@H-c9
&|ex`nwc 0 PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 Jbg/0|1
PS：电场振幅在时域中的分布 t?&|8SId
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 1..+F0U
9Cp-qA%t PS:转换为真实的场 [z\$?VJspQ
PS：将包络函数转换为真实场 q=m'^
,gPS
11) 其它场测量工具 M,,bf[p$
1~`fVg 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 wqs? 828x P [ck84F/ PS：在输出光场上划定线段 DGF5CK.O
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 9(7-{,c
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 v`x.)S1
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 _pG- qK
6=/F$| fc3{sZE2M
QQ：2987619807
