建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 i-bJS6
A:aE|v/T& 使用工具箱：基本工具箱 # ?q&r_@ @
an4GSL 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 F_Y7@Ei/
d@ Y}SW TB 自由空间传输距离：10mm H,+I2 tEs
XEn *?.e VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 oo.! . Kv
e_s &L,ze 1) 脉冲传输 #[zI5)Me h
YGv<VOWG2 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 RQ'exc2x0 f@8>HCI
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： |AcRIq 2) 复数场 v J\pR~?
/rq VB|M 传输时间用 来表示 ox:[f9.5
6b %WHLUeT 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 JL\w_v
[|P!{?A43| 脉冲的载波频率为 Q2 zjZC*'%
?shIj;c[ 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： `!D s6 Ggl~nxz 3) 时间傅里叶变换 }e2(T
U>V&-kxtV 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： XK|R8rhg8` A-,up{g 类似的定义同样适用于复数场 dFH$l
}-~X4u# 4) 包络函数 %^I88,$&L
0j30LXI_ 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： h3*Zfl<] 其对应的频域谱为： UNPezHaz
3l3+A+ n 
S}$r>[t
?T>'j mmV= 1) 构建脉冲光源 q4}PM[K?=\ {?J/c{=/P krsYog(^z PS:高斯脉冲光谱窗口 ~_Lr=C D;4
J9 \a{c;. 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 deM7fN4lTi
? [)}l9 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 C8 vOE`U,J
]UH`Pdlt STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave)
fv`O4
|N }P(GF STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) s3]?8hXd
4hAl-8~Q6 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 6KVn nK
yaG= j STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) YO}1 (m
u0#}9UKQ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 'ihhoW8
tID%}Z v STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 =JKv:</.G
!-N6l6N 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm ]J:1P`k.
dn }` i 
Ee@4 %/v
Pb8^ b 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 TQ {Han! 
jCrpL~tWT PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 wKi^C 8Z2
6) 点击
，进行光程分析 H}H7lO yv\#8I:qh PS1：左图为相位vs频率图 iJZ/jCI
LwhyE:1 PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) oyNSh8c7c
] )F7) 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 &Ch#-CUE/ PS1：时间偏移量为33.3656ps +,yK;^b
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 ^Ve<>b 4<cz--g PS:在中心位置处测量光场随波长变化 I
j$lDJS
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ^)?d6nI
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ^':! 1
\EKU*5\Hp> 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 Pl< ; [cB
PS：电场振幅在时域中的分布 Kh4$ wwn
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 ' j6g G
C=s1R;"H PS:转换为真实的场 `E!N9qI?t$
PS：将包络函数转换为真实场 Vpr /
11) 其它场测量工具 \=0V uz
?[& 2o| 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 -AhwI 0]D{Va PS：在输出光场上划定线段 O/.Uh`T`6
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 rz "txN
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 u5~Ns&o&N
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 4n
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kN%MP 6? J gqR)IVk> %
QQ：2987619807
