建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 scmb DaOn
S45jY=)z 使用工具箱：基本工具箱 1{qg@xlj
iW)Ou?aS 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 W3#L!&z_wK
"7d_$.Z 自由空间传输距离：10mm ;F- kE4w
.)Q'j94Q VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 7>TG
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NoT oLt\ 1) 脉冲传输 #N:o)I
nN: i{t4f 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 W0Vjs|/ U-d&q>_@A
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： 4?cg6WJ'6 2) 复数场 L!5HE])<)
!!AutkEg> 传输时间用 来表示 /T0|<r!c
(]L=$u4 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 pE#0949
4R.#=]F 脉冲的载波频率为 !nVuvsbv
-Cl0!}P4I 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： !
d(,t[cV l%fl=i~oN 3) 时间傅里叶变换 [ F e5a
*e=e7KC6kI 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： :v+ 39 BQ(`MM@ 类似的定义同样适用于复数场 6b0#z#E
o{/D:B 4) 包络函数 :'03*A_[
k&*=:y} 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： MZ.Jkf( 其对应的频域谱为： X#fI$9a
dCBJV 
pq 4frq
Z+4J4Ka^!( 1) 构建脉冲光源 F C"d Q sBh|y F, !.!Ervi!N PS:高斯脉冲光谱窗口 -Rmz`yOq}
MQAb8 K:e 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 3OTSLF/
Wh7$')@ 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 cP-6O42
Q% 6*S!~ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) %NKf@If)
N:0mjHG STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) m]85F^R0
$WDa} ~j~^ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) v6FYlKU@ 8
oY &r76 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ie 5"
>zhbOkR9c STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 _d: l1jD
&N,c:dNe STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 3K{' ~?mM
A l! P=h 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 y5>H>NS
1 #_R`(C{ 
{sbQf7)
6B&':N98 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 P9gIKOOx#4 
|]V0sgp oZ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 60 *=Bs%b
6) 点击
，进行光程分析 2x0[@cT i? Rc @p!Xi PS1：左图为相位vs频率图 4Xlq
Ym
(2 X`imJ 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) XB2[{XH,
zUW u5JI 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ^+I{*0{/[ PS1：时间偏移量为33.3656ps zbrDDk Z1
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
EP*"=_ +as(m PS:在中心位置处测量光场随波长变化 W E Z)7H
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Que-
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 1O 8RGk4
X180_Kt2 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 =98@MX%P
PS：电场振幅在时域中的分布 Bf.@B0\
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 t
?rUbN
h",kA(+P PS:转换为真实的场 THC34u]
PS：将包络函数转换为真实场 y]+q mNw"+
11) 其它场测量工具 }<m9w\pA
UH2fP G 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 _3.=| @L z^bv)u PS：在输出光场上划定线段 _DS_AW}D
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 s: CsUl |
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 u m~U_&>
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 fnl~0
X)P9f N~7 A@4sb
W_
QQ：2987619807
