建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 a( |xw
H&K3"Ulw 使用工具箱：基本工具箱 \ 3G*j`
xlw 2g<s 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 0 '@u !m?
VVLIeJ(*XT 自由空间传输距离：10mm v.b5iv 5
L#ZLawG VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 "mt p0
Q S;F+cmTh 1) 脉冲传输 u~}%1
4>_d3_ 1sn 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 /RqhykgZ =GTD"*vwr
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： )E~ _rDTl 2) 复数场 .[,6JU%
+V1}@6k
: 传输时间用 来表示 k/bque
ymkR! 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 I.9o`Q[8&
$}4K`Iu 脉冲的载波频率为 `j:M)2:*y
$m8leuo) 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： 8 }z3CuM XN(tcdCG 3) 时间傅里叶变换 T3rn+BxF 7
{,Fcd(MU 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： kO+s+ 55
k(v"B@0
类似的定义同样适用于复数场 6ZOAmH fs
f?0D%pxc}& 4) 包络函数 ,ey0:.!;
~<eVl
l= VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： 6Hn)pD#U 其对应的频域谱为： ob]dZ
F"=Hp4-C 
o\ 60 n
h ~fWE 1) 构建脉冲光源 L~
2q1 yZ~b+=UM xx0k$Dqt2I PS:高斯脉冲光谱窗口 cUs L 6y
RM# fX^)= 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ]?#
#))RUS
kXEtuO5FUM 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 J&_3VKrN
mmcdtVe STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) h"8QeX:((
e{JVXc[D STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) bKByU{t
6}STp_x STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 8sWr\&!
|K)p ]i+ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ,{+6$h3
%Zu Ll( STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 Ge0Lb+<G
{wv&t R; STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 f)U6p
u{P~zyx 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 |=u96G~N
cyHU\!Z*Zq 
5y}BCY 2=/
ke^d8Z. 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 }\VX^{ K j 
Y-= /,
PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 o~k;D{Snr
6) 点击
，进行光程分析 vs \|rLa UFIjW[h PS1：左图为相位vs频率图 {!y<<u1
m\ ?\6W 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) jJ c07r']
AygvJeM_W 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 |e+aZ%g PS1：时间偏移量为33.3656ps u6pId t
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 ?y46o2b*) A9iQ {l PS:在中心位置处测量光场随波长变化 %!y xC
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Mn{XVXY@qm
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 IW mHp]
>HX)MwAP 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 1EuK, :x
PS：电场振幅在时域中的分布 4O DX 5If
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 j=\Mx 6os
oAaf)?8 PS:转换为真实的场 );!dg\U
PS：将包络函数转换为真实场 s6IP;}
11) 其它场测量工具 Ym`1<2mq\
@f%wd2 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 rXuAixu!t jQkUNPHu PS：在输出光场上划定线段 Q~b_dx{m
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 $^ubo5%
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 | 4 `.#4
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 }`#B f
6}"lm ]b p8_2y~ !
QQ：2987619807
