建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 k $);<= ZI
c}Qc2D3* 使用工具箱：基本工具箱 .C1^QY-wL
myYe~f4=HQ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 a'|0 e]
I%ez _VG 自由空间传输距离：10mm (z[cf|he
mHP1.Z` VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 DN!EsQ6
6O"0 ?wG+ 1) 脉冲传输 k`?n("j
oyHjdPdY# 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 m'S-h'a H dGy$m`
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： \+,jM6l}- 2) 复数场 NzEuiI}
Nb$ )YMbA 传输时间用 来表示 %VdJ<=@
:( `Q4D~l 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 d#(xP2
.VI2V-Q 脉冲的载波频率为 (<f [$ |%
FnCHbPlb 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： *33Zt+ +n0y/0Au 3) 时间傅里叶变换 ;c'jBi5W
=IUTU4 !] 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： ^Ab|\ 5^3 qv T9d7x 类似的定义同样适用于复数场 #):F XB$a
67#;.}4a 4) 包络函数 rsP1?Hxq
$`uL^ hlj] VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： ~h1'_0t 其对应的频域谱为： xD~:= ]G
#bGt%*Re p 
<EE)d@%>v
8U-}%D<a 1) 构建脉冲光源 ?&Lb6(}e b&!X#3(KT l<gg5 Zea PS:高斯脉冲光谱窗口 `=FfzL
s Ce{V*ua 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 {AB0 PM;-
!#>{..}}3
2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 i |C'_gw`n
Jo2:0<VL STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) nzU @ }/A/
M*t{?o/t; STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) D@!#79:)
^Zg"`&E STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) chxO*G
v mL0H)q STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) "_9Dau$
]/ U)<{6 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ' (ql7
A_CK,S*\,& STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 r=u>TA$
3]V " 9+ 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 './s'!Lj
n&&X{Rl 
~ Z T (@w
<D=U= 5 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 $+-2/=> Xk 
f~t*8rG~m PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 \= i>}Sg
6) 点击
，进行光程分析 |LWG7
ZE !}<Y^=" PS1：左图为相位vs频率图 KYMz
}ufH![|[r 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) O TSbhI'v
H:2#/1Oz> 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 V
D -,)f PS1：时间偏移量为33.3656ps iku) otUc
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 v,
9M AZ, r;SA 1n# PS:在中心位置处测量光场随波长变化
'f] \@&Np
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 j#zUO&Q@
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 3 l QGU
bZz ,' 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 UhXZ^ k3
PS：电场振幅在时域中的分布 ^GHA,cSf
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 |cU TP!iy
yMB*/vs PS:转换为真实的场 rISg`-
PS：将包络函数转换为真实场 tWT@%(2~0
11) 其它场测量工具 |]*]k`o<)
iW9G0Ay 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 r <
sx On )w=ehjV^m PS：在输出光场上划定线段 1 >|2 B&_^
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 09HlL=0q
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 %dw@;IZ#8{
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 <XDYnWz
:/A3l=}iV TldqF BX
QQ：2987619807
