建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 6 G=j6gK%P
4:g R r
使用工具箱：基本工具箱 HRB<Y
mP@
{nLjY|* 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ~NW32
O)/
+TXX$)3% 自由空间传输距离：10mm &x3VCsC\|
6{txm+U VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 y*X_T,K 8
6F e34n]m 1) 脉冲传输 iX)%Q
hP15qKy 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 8 @tV9+u rS;Dmm
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： S\;V4@<Kn 2) 复数场 . 0es 3Rj
<u2 }i<# 传输时间用 来表示 ;3@cy |\:
9g< 7i 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 x9JD\vZ
T:; 2 脉冲的载波频率为 D|{jR~J)xK
>Z5gSs0 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： <[-nF"Q V;v8=1t! 3) 时间傅里叶变换 -PfX0y9n
a24"yT 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： .4E&/w+ `G}TG( 类似的定义同样适用于复数场 f.9SB
}R{ ts 4) 包络函数 r [*Vqcz
P(f0R 8BE VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： S Em Q@1 其对应的频域谱为： ojan Bg
<P=twT;P 
hbY5l}\5
()6wvu} 1) 构建脉冲光源 \hx1 o\ E4M@WNPx eLfk\kk]Pc PS:高斯脉冲光谱窗口 G U( _
uc) {+'[ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱
@fl-3q
G6$kv2(k`@ 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 *Qg _ F6y
,Vt/(x- STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Y!nJg1
@}}$zv6l, STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) u=`L )
xe^Gs]fm STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) H}hiT/+$
s T}. v* STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) xLK<W"%0
WE: 24b6 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 CEX " D`
I|^;B 8 [ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 wAf\|{Vn
nU7>u U 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 ^ hZ 0IM
PoG-Rqe 
x|pg"v&[
1H6<[iHW 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 _V7s#_p 
j +$rj PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 X-K=!pET
6) 点击
，进行光程分析 L ~lxXTG\ t*Sa@$p PS1：左图为相位vs频率图 S4 Y&
Ya3C#= 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) "_-Po^ u=r
Lr$g o6s 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 |}B L F PS1：时间偏移量为33.3656ps gOSJM1Mr3
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 jB%lB1Q| Qz5sxi PS:在中心位置处测量光场随波长变化 a&/#X9/
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 k_
& :24Lj
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 E8$ 20Ue
TN+iA~kQ 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 J?? -j
PS：电场振幅在时域中的分布 47+&L
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 + B B@OW
lr>oYS0 PS:转换为真实的场 BJ$9v bhZN
PS：将包络函数转换为真实场 j*so9M6|c
11) 其它场测量工具 q&s3wDl/
$rv8K j+ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Q=;U@k@> 8 OY 3A PS：在输出光场上划定线段 JTO~9>$ B
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 _aGOb;h
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 .}t~'*D
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 8!O5quEc
8@i7pBl@ HHDl8lo
QQ：2987619807
