建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 $q~:% pQv
==pGRau q 使用工具箱：基本工具箱 *
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^w|apI~HSE 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 q
k+(Ccl
Fz4g:8qdA 自由空间传输距离：10mm R
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q!P{a^Fnc VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 N^{+1u7
, HE +|y# 1) 脉冲传输 kX^Y{73
2E":6:Wsw 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 9xm' 0 ' &.}Z j*BD
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： Gv 3AJ'NL 2) 复数场 <..|:0 Q&~
`vPc&.-K 传输时间用 来表示 1X i.OGl
Iq[Z5k(K 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 >1n[Y- r
E}WO?xxv74 脉冲的载波频率为 -O?}-6,_Z
u \zP`Y 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： 3r (i=ac0 rpu{YC1C% 3) 时间傅里叶变换 M '4$z^@Z
nwm1YPs%v] 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： It/IDPx4ga x)<Hr,wd 类似的定义同样适用于复数场 dNL<O
a!US: ^}lu 4) 包络函数 c$>$2[*=
Dqw?3 KB 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： \%FEQa0u 其对应的频域谱为： +=/FKzT<
, 9C~%c0Pw 
XPt<k&o1,
`bdCom 1) 构建脉冲光源 Tl9; KE| ^<}eON a ,' m<YTF PS:高斯脉冲光谱窗口 XJ`!d\WL/!
7O,y%NWaK 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 G-)Q*p{i|
`]8z]PD 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 18AKM
d}.*hgk STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) $# /-+ >
cN5, \ I. STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ;L gxL
Qy;
2V 1|b`b#4 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) azxGUS_i<
K; +w'/{ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 5IPZ;
EC4RA'Bg1k STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 X7*i -v@
R4V~+tnbG& STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 &z@~n
]R$
u3F 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 {F/0pvP9
Y|NANjEAfm 
avb'J ^}f
.<< RI8A 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 f+/A D 
i7D)'4gkW PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 |(Bc0sgw}
6) 点击
，进行光程分析 NEpomE(>x ya<nD '%9 PS1：左图为相位vs频率图 ` n *e8T
W_%p'8, 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) Gd:TM]rJ
nNCG*Vu 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 vbo:,] T<A PS1：时间偏移量为33.3656ps 't+
J7
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 zJH#J=O \ lJCBb+k PS:在中心位置处测量光场随波长变化 "h-G=vo,kl
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 s7A3CY]->
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 h& t/
L
DHUK_#! 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 5d7AE^SHsH
PS：电场振幅在时域中的分布 7wivu*0
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 ^ucmScl
56;^
NE4 PS:转换为真实的场 Z#O )0ou
PS：将包络函数转换为真实场 p f\
Ybbs
11) 其它场测量工具 J <"=c
z$
Ej\M e 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 \F$V m'f_ e
ej: PS：在输出光场上划定线段 ZU=om Rh5
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 Yq 6e=?-
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ^V1 .Y
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 9h Jlc
U?bQBHIC ~HFqAOr
QQ：2987619807
