建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 2Jo|]>nl}u
e];lDa#4-Y 使用工具箱：基本工具箱 UQ c!"D
Py y!B 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 I() =Ufs5z
C3)*Mn3%P 自由空间传输距离：10mm .o8Sy2PaV
JuQwZ]3ed VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ]l>LU2 sx
WPI<Ss Ld 1) 脉冲传输 / W9(}Id6
{7'Wi $^F 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 > ~:M d z?dd5.k
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： `%; Hj _X} 2) 复数场 : e1kpQ
*,& 2 ?E8 传输时间用 来表示 YLJ^R$pi
!6!Gx: 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 ,2YZ B*6h{
7 6H>ST@G| 脉冲的载波频率为 f7Y BhF
v Md3#@ 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： Yw] 7@ !7Eodq-0 3) 时间傅里叶变换 `+z^#3l
i/j53towe 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： wXjidOd $ vAp<Muj (a 类似的定义同样适用于复数场 'X<4";$mU
]Hp>~Zvbb 4) 包络函数 p8Z?R^$9H
<O5WY37"q 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:%|.$4OG 其对应的频域谱为： jc!m; U t
27 k( `{K 
I4W@t4bZ
{{jV!8wK 1) 构建脉冲光源 =Ox}WrU~ G54J'*Z z', Fa4@z PS:高斯脉冲光谱窗口 v3 #,Z!
oNZ_7tU 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 c/Xg ARCO
;$W HTO( 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 D/?Ec\ t
=:aJZ[UU<2 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 0z'GN#mT5
]} dQ~lOE STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 3 P9ux
DmpT<SI+ ! STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) #=t/wAE y:
Q_U.J0 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) As< B8e]
l|=4FIMD STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 O&1qL)
RFM Ph<Ac STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 +? h}e
3w</B- |nQ 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 @^A5{qQ\
/M_$4O;*@ 
TjyL])$
4b:|>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 )P$|9<_q7x 
TWzLJ6 3* PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 s{-gsSmE
6) 点击
，进行光程分析 |@v kQ
b~J)LXj]w PS1：左图为相位vs频率图 {uj_4Ft
lj (y PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) . qgUD
X_]rtG 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 VG);om7`PD PS1：时间偏移量为33.3656ps O\6U2 b~
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 5J10S m[^lu1\wn PS:在中心位置处测量光场随波长变化 y3zP`^
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 pFv u,Q"
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 Mf1( 4F
s_'&_>D PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 c2y,zq|H
PS：电场振幅在时域中的分布 ;f[lq^eV
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 }d<R
5
Q?#I{l)V( PS:转换为真实的场 Dwp,d~z
PS：将包络函数转换为真实场 f8Iddm#
11) 其它场测量工具 >Icr4?zq
V)j[`,M : 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 =V[uXm wI$ a1H PS：在输出光场上划定线段 wDJ`#"5p{
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 *yu}e)(0
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 l3>S{
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 JZ:@iI5>+
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QQ：2987619807
