建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ujLz<5gKuO
~7G@S&<PK( 使用工具箱：基本工具箱 W$>AK _Y}
R4#56#d< 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 `W*b?e| H1
kKFhbHUZa 自由空间传输距离：10mm V-7A80!5
'yw7|i2 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 \FL`b{!+ N
Iy V%tOy 1) 脉冲传输 Zv" q A
z'!sc"]W6 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 aA NzL eyIbjgpV
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： 0ECQ>Ux: 2) 复数场 Qp5YS
TwT@_~ IM 传输时间用 来表示 *}Cm/li/w
Rn d.<jz+Y 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 &$ x1^
g{U?Y" 脉冲的载波频率为 Z{ AF8r
~snYf7 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： 5/ f"dX .zQ'}H1.C 3) 时间傅里叶变换 +p\+ 15
"/~KB~bB 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： 5_yu4{@;y Vgg' 5o&. 类似的定义同样适用于复数场 0%b !ARix
}[O/u <Z 4) 包络函数 j}F ;Bfq!
pLtAusx 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： |j w{7\+ 其对应的频域谱为： B HrN Dpv
~z$+ uK 
U3rpmml
7c>{og6 1) 构建脉冲光源 +h?Rb3=S X6 SqOb\(a Zf *DC~E_ PS:高斯脉冲光谱窗口 *;!p#qL
f`Wces=5 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 me `|i-
(+w.?l 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 34s>hm=0.
k.K;7GZC STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 97-=Vb
=CGB}qU l0 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) A>Y!d9]ti
"Wz74ble STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) =qy{8MsjA
,.-85isco STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) k`;&??
3lG=.yD STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 wfY]J0l
V(6GM+ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 6Cvg-X@
e(~Y! :Q#O 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 6fcn (&Qk
QoTjKck. 
C$#X6Q!,
y+K21(z. 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 s\# eD0| 
Q?"-[6[v PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ?Rg8u
6) 点击
，进行光程分析 q" %;),@ T .R( PS1：左图为相位vs频率图 i[x;k;m2 q
XkJzt PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) Gkq<?q({t
jf'#2-
7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移
DU.nXwl] PS1：时间偏移量为33.3656ps // \UthOT
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 | Y42ZOK0 I];Hx'/<~ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 F 6 xQ`T|
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 sG~5O\,E
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 {V)Z!D
2rK<UPIq PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 -{A!zTw1w
PS：电场振幅在时域中的分布 zFtRsa5 +
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 jLEwF Pz
t6)w R PS:转换为真实的场 fy`e)?46
PS：将包络函数转换为真实场 2nFSu9}+r
11) 其它场测量工具 !a[1rQH
3Hli^9&OX_ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 p7A&r:qq# IaU PS：在输出光场上划定线段 wE R>a (
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 _" PT O&E
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 h >6 'M
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 n~#%>C7
)bqfj>%#c ^]$x /1I;
QQ：2987619807
