建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 59O?_F9
~[\_N \rm 使用工具箱：基本工具箱 b#K:_ac5
%=/) 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 }lfnnK#
IGtl\b= 自由空间传输距离：10mm =
Wu
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=u+d_'P7-R VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 _g~qu
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*g[^.Sg 1) 脉冲传输 J,AR5@)1
> 3 &: 5 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 .R9IL-3fO %Mk0QKzUo
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： V}SBuQp" 2) 复数场 EpFQ|.mQ
1;mW,l'` 传输时间用 来表示 \U[ {z&]~
7LU}Iiv 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 /k<WNZM
lhw()u 脉冲的载波频率为 XwlbJ=mf
e(I =^#u6 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： DBT&DS SL;9Q[ 3) 时间傅里叶变换 ~R &;v3
kn>$lTHQ 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： 86\S?=J-b :@!ic<p 类似的定义同样适用于复数场 T+<A`k: -
x
>^Si/t 4) 包络函数 <~n$1aA
/l<<_uk$ 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： E[bd@[N
8 其对应的频域谱为： 2c:#O%d(
*
;C y=J+ 
NsJ(`zk:
,iv|Pq $! 1) 构建脉冲光源 6+KHQFb&N Hx\H $Y |7}C QU PS:高斯脉冲光谱窗口 h Dp6YV,q
Xixqxm*8 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 HH@ qz2 w
r?*NhLG ; 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 EB_NK
qq1 - DG STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 3Bx :Ntx<
<1.A=_
M STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 6 ^c>,.R
}GZ}Q5 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ,ML[Wr'2
GR"Ea s.$ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) DANw1 _X\
1[t=XDz/e STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 p mFk 50`
(Gw,2 -A STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 L
H_ez'yy 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 \a=D
NSFs\a@1 
nY t/U\n!
Xe^Cn
R 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 d'|, [p 
W":PG68 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 a<A+4uXyD
6) 点击
，进行光程分析 ]d]JXt?)i + \{&2a? PS1：左图为相位vs频率图 M!tXN&V]
2"d!(J6}K 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) (
&frUQm
w1|A5q'M 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 W. 1As{ PS1：时间偏移量为33.3656ps I6s3+x;O
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 a !mf;m vc]cNz:mQ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ZD C9oX @
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 %c1#lEC2xN
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ,~);EC=`
wV)}a5+ 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 k,uK6$Z
PS：电场振幅在时域中的分布 'vbc#_;
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 ;kJu$U
f(e Q+0D PS:转换为真实的场 $DP&a1'g
PS：将包络函数转换为真实场 7 uarh!
11) 其它场测量工具 /2 m?15c+
@y/wEBb 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 eJo3 MK NKmoG\* PS：在输出光场上划定线段 -.|4Y#b:&
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 w?,M}=vg
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 Ol')7d&
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 \bx~*FaX
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QQ：2987619807
