建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 u'"VbW3u n
'LY.7cW 使用工具箱：基本工具箱 J A'C\
Qx,jUL#2 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Zr`pOUk!4
{L 7O{:J 自由空间传输距离：10mm IN2F O/Y@
(xnXM}M&2Y VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 6\4~&+;wL
fba QXM 1) 脉冲传输 W| S{v7[l
^Y"c1f2 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 Ms8& $ (h;4 irfX
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： -A}U^-'a} 2) 复数场 R<>ptwy
rOC2 S(m 传输时间用 来表示 .H,v7L,~88
VFLxxFJ 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 (gd+-o4
JY4sB8 脉冲的载波频率为 fz
H$`X'M
5v:c@n 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： k.b-> U Y0`=h"g 3) 时间傅里叶变换 Nrp0z:
RtZK2 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： ^(5Up=.EA v`i9LD0( 类似的定义同样适用于复数场 |7G +O+j
=bt/2 nPV 4) 包络函数 Dk$[b9b
NbPv>/r 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： tz{W69k+ 其对应的频域谱为： RL =
} [a 
yEm[C(gZ
":t'} Eg=6 1) 构建脉冲光源 4c"x&x| ~@8r-[ 35 /)S@ PS:高斯脉冲光谱窗口 k)+2+hX&>
ZMs$C3 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 9|19ia@[\
)%e` SGmp 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 l#!p?l
p-d2HXo STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 7v9l+OX,6
[d+f#\ut STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) )m . KV5K!
q'u^v PO STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) p
BU,"Yy&
YKF5|;} STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) !? t#QD o
bDh, r!I STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 e
C\;n
f=0U&~ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 bB01aiUw@l
<=fYz^|XT 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm DIx!Sw7EC
JO\F-xO 
ILs w'
1=fP68n 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 n)]]g3y2 
!L..I2' PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 +6cOL48 "
6) 点击
，进行光程分析 )n8(U%q$ }u"iA ^'Ot PS1：左图为相位vs频率图 yk1.fxik'
`~${fs{-`/ 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) C'4gve 7!
Y",
:u@R 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ["N{6d&Q PS1：时间偏移量为33.3656ps u} y)'eH
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 RweK<Flo'S %`r Z]^H PS:在中心位置处测量光场随波长变化 s*A#;
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 {rp5qgVE<
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换
Yxe %:
N@Ie VF 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 Q> `|{m
PS：电场振幅在时域中的分布 .2y2Qm
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 ]xO` c
BT?)-wS PS:转换为真实的场 AQCU\E
PS：将包络函数转换为真实场 >Q159qZ
11) 其它场测量工具 ZM:!LkK
tS1(.CRk 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 $9_yD&& XYeuYLut PS：在输出光场上划定线段 {5 <3./5O
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 K nd2s~S
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 K,p Q 11J
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 -Xm/sq(i)%
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QQ：2987619807
