建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 1q~U3'l:$
S#+G?I3w 使用工具箱：基本工具箱 P,iLqat
HtEjM|zj 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 N)
{
*^c4q|G.- 自由空间传输距离：10mm j1YE_U
HcHfw Lin0 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 2O9dU 5b
2k"a% #H8 1) 脉冲传输 WGG|d)'@
z}C#+VhQ` 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 >o 3X) l$,l3
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： v.6" <nT2 2) 复数场 qvYYKu
M=o,Sav5* 传输时间用 来表示 9aZ3W<N`M
92Ar0j] 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 H
gNUr5p
Yc?t aL) 脉冲的载波频率为 DGHX:Ft#
(:+IS
W 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： _5
t w1 > QJdSNkc6 3) 时间傅里叶变换 @aCg1Rm
{K3\S
0L 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： TWx<) .[2MPjg 类似的定义同样适用于复数场 308w 0eP
XN=<s;U 4) 包络函数 ;%dkwKO
&1Cq+YpI 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： Bf'jXM{- 其对应的频域谱为： c_ygwO3.Q
6-KC[J^Xo 
]; ^OY\,
i+&= "Z@ 1) 构建脉冲光源 /=e[(5X|O F|P2\SPL y\0^c5} PS:高斯脉冲光谱窗口 E=QL4*?
p+8]H
% 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱
6{ 7O
/WHhwMc! 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 =l7LEkR
@bqCs^U35 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave)
Gzp)OHgJ
7abq3OK+` STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) hq,;H40%/
oQ y G STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) =dA T^e##
@{CpC STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) t&P5Zw*B
f2yv7t
T STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 zi-+@9T
cF(9[8c{ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 v Q_ B2#U:
.9^;? Ts 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 $s ]@%6 f
+]
5a(/m.~ 
w
x, ;
vy#c(:UQR 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 Y 4714 
njq-iU PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 hPk+vvXtK
6) 点击
，进行光程分析 aZ0H) 4Dd9cG,lN PS1：左图为相位vs频率图 =0f8W=d:Vr
AQ V3ZVP PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) yv:NH|,/y
BuvBSLC~ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 nb|MHt PX PS1：时间偏移量为33.3656ps dY|jV}%T
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 &qpA<F@7 B}FF |0< PS:在中心位置处测量光场随波长变化 }>1E,3A:%G
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 mPD'"
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 A+}4 N%kh
_0f[.vN PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 ;C {_T:LS
PS：电场振幅在时域中的分布 WcJ{} V9
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 Grub1=6l
vOj$-A--qU PS:转换为真实的场 tQ|I$5jNJ
PS：将包络函数转换为真实场 5; Z~+$1
11) 其它场测量工具 Rd$<R
.o8Gi*PEY 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 @t^ 2/H
?O s6]f#s5o PS：在输出光场上划定线段 G`P+ J
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 zc{C+:3$^
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 V& nN/CF
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 Cn<kl^!Q-
k^]~NP jl@8pO$
QQ：2987619807
