建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 +
#E?)
_Hfpizm 使用工具箱：基本工具箱 5\w *W6y
sUK|*y 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 |5X59!
JL
Aq$1 #1J 自由空间传输距离：10mm cMnN} '
dqo-.,= VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 !`1m.
@!O(%0
= 1) 脉冲传输 a1/+C$
oB
NGkx g: 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 AXSip v ?}0h5
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： f?ibyoXL 2) 复数场 qswC> Gi
WVK AA. 传输时间用 来表示 AI#.+PrC{/
m%>}T 75C^ 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 O8_! !Qd
qSG0TWD!pq 脉冲的载波频率为 }4H}*P> +
"#-iD 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： jYFmL_{ -)3+/4Q( 3) 时间傅里叶变换 ^FBu|e AkE
_)!*,\* `{ 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： )b>misb/ ,|>>z#Rr(n 类似的定义同样适用于复数场 nvXjW@)`
kR^h@@'F" 4) 包络函数 1_v\G
g ,M-[o=Fk 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： ^Jq('@ 其对应的频域谱为： EG$-D@ o\I
b =pk;'- 
JMo r[*
GEh( pJ 1) 构建脉冲光源 <)T~_ s $x]/|u/9 -PGxG 8S PS:高斯脉冲光谱窗口 |9IOZ>H9
NCG;`B`i 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ^B} m~qT
qQG? k~r 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 ag47 $9(
t8h*SHD9 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) C58o="L3S
nXoDI1<[ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) Zl3e=sg=
CM++:Y vJ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) |pWu|M _'
HF_86 61 g STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) hhZ%{l qL
Ng*-Bw)p] STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 0'$67pY
f+n {9Hz STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 x 4L3Z_ _
y_Urzgm( 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm r~ f;g9I
PQSmBTs. 
sCrP+K0D
O_4B>
)zd 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 43M.Hj] 
7 g+T PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 4OgH+<G
6) 点击
，进行光程分析 6? KUS}nRS F!)[H["_ PS1：左图为相位vs频率图 d4\JM 65
)?(Ux1:w) PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) . <z7$lz\
e"eIQI|N 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 2z;3NUL$n PS1：时间偏移量为33.3656ps 37a1 O>A
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 q mFbq<& pFNU~y'Kf PS:在中心位置处测量光场随波长变化 C5I7\ 9F)
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 [Tbnfst
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 4aBVO%t
^tG ,H@95 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 `:V'E>B
PS：电场振幅在时域中的分布 ?z l<"u
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 jmaw-Rx
i({ \fb|0 PS:转换为真实的场 @!! u>1
PS：将包络函数转换为真实场 m+ s*Io{Ip
11) 其它场测量工具 O(8CrKYY
&DGz/o 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 2v4K3O60G o)@ nnqa PS：在输出光场上划定线段 -# T%*
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 Y]0c%Fd
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 [(#)9/3,
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 g%S/)R,,ct
PN]hG,q*4O ^?""'1iuQx
QQ：2987619807
