建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 } <2F]UuR
jm .pb/ 使用工具箱：基本工具箱 ,h #!!j\j6
` eND3c 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 S4qh8c
]1)@.b;QR 自由空间传输距离：10mm ,\+tvrR4X
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0 K2Uw VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 :`:<JA3,
/ v5Pk.!o 1) 脉冲传输 thip fS
M0=ZAsN 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 #xW%RF Qc[[@=S%
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： }td+F&l($V 2) 复数场 iBp 71x65
tborRi ) 传输时间用 来表示 F#X\}MvE U
zesEbR)j 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 iN`/pW/JE
z6Su` 脉冲的载波频率为 "*+epC|ks
S~(4q#Dt- 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： 6Wc eDY 5\R8>G~H 3) 时间傅里叶变换 aCGPtA'
'3+S5p8 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： v bDw2 OiM{@ 类似的定义同样适用于复数场 ni2H~{]z
Rn(| 4) 包络函数 LTzf&TZbx5
%ef+Z 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： 9?,n+ 其对应的频域谱为： 3q pk Mu3
Wv=L_E_
2i,Jnv= sR
et9 c<' 1) 构建脉冲光源 -\UzL:9> / jj!DO# JSGUl4N PS:高斯脉冲光谱窗口 (/ k, q
~Rv U+D 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ngm7V s
`&pb`P<` 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 ,ypxy/
tCc}}2bC& STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) < "~ k8:=4
i3e|j(Gs4 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) /)oxuk&}c
" hy#L
0\t STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ^+GN8L Us
cst=ms STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) L"}@> &6
KJ9~"v
STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 .zegG=q
Ei}DA=:s STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 E+~~d6nB
2B!nLL Cp+ 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 $mlsFBd
W]M[5p]* 
7XR[`Tn 9<
Q| xPm: 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 [Xz7.<0#U 
B"Fg`s+]U PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 S:1! )7
6) 点击
，进行光程分析 Pc4sReo ' ko,
u PS1：左图为相位vs频率图 JT_#>',
SR 43#!99Q PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) c69C=WQ
x1Si&0T0P< 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 lcUL7 PS1：时间偏移量为33.3656ps [n:R]|^a
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 z ,ledTl Wg$MKc9Vy[ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 SQz >e
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 $hE X,
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 99ZQlX
G7),!Qol PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 gqC:r,a
PS：电场振幅在时域中的分布 (JF\%Yj/
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 *sw$OnV b
XDI@ mQmzB PS:转换为真实的场 }2h~ o~
PS：将包络函数转换为真实场
c^= ,@#
11) 其它场测量工具 3 F4I{L
P"xP%zqo 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 9xWeVl fQ 4)"jg[ PS：在输出光场上划定线段 f|<
*2Mk
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 5q8bM.k\7N
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ey Cg *
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 )D#*Q~
E8V,".!+E ^ 5UIbA(
QQ：2987619807
