建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 _1>SG2h{fV
bz{^ h' 使用工具箱：基本工具箱 .E+OmJwD
{Q5KV%F_ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 dqqnCXYuW
Dv<wge` 自由空间传输距离：10mm =X%!YZk p
X=v~^8M7% VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 i@P 9EU
)]%e 1) 脉冲传输 ?gLR<d_
}@Xh xZu 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 S Q}S4r oW0gU?Rr)u
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： pw@`}cM= 2) 复数场 m6b$Xyq[
%'N$l F"] 传输时间用 来表示 bb|}'
JC=dYP} 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 0 _Q * E3
RX:R*{] - 脉冲的载波频率为 q 75ky1^1:
pe|X@o 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： oP/>ju NX?}{'f 3) 时间傅里叶变换 3 m6$YWO
^^%JoQ. 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： n_v02vFAHT Te# ]C n| 类似的定义同样适用于复数场 J*5hf: ?i
H4t)+(:D ' 4) 包络函数 l bRzx4=\y
k@S)j< VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： p"2m90IO 其对应的频域谱为： Ua %UbAt
%NNj9Bl<VV 
jh[
#p?:
nE_Cuc>K\ 1) 构建脉冲光源 Hb+X}7c$ u t$c)_ a0PE^U PS:高斯脉冲光谱窗口 h\(B#SN
C,fY.Ce I 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 zX98c
GWhE8EDT 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 "# !D|[h0
x>v-m*4Z4@ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) p! _[qs
W RF.[R" STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) O $^xkv5.
iox bf6{ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) e!GZSk
S<"oUdkz STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) /,!<Va;~
! D$Ooamq STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 &= X.* H%
SrF x_n STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 b]T@gJ4H=
nob0T5G 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 / 2xSNalC
J/ vK6cO\ 
+1QK}H ~
TkRmV 6'w 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 d`mD!)j 
`rlk|&T1 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 -U >y
6) 点击
，进行光程分析 -}P7$|O & V^T bP. PS1：左图为相位vs频率图 !J3UqS
L0L2Ns 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) ;'0=T0\
.1# kD M 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ]n;1x 1' PS1：时间偏移量为33.3656ps H>XFz(LWh
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 H}/05e 2}vNSQvG PS:在中心位置处测量光场随波长变化 tlQC6Fb#
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 BRzfic :e
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 :5b0np!
X:|8vS+0gU 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 $=)gp PT
PS：电场振幅在时域中的分布 Su7bm1
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 q9]IIv
>P=Q #;v PS:转换为真实的场 U>a\j2I
PS：将包络函数转换为真实场 T.ML$"f
11) 其它场测量工具 !M s[eB
pDl3!m 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 F9a^ED0l\ e2cP
*J PS：在输出光场上划定线段 T^:fn-S}=
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 E=$p^s
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 iOCqE 5d3
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 esX)"_xf
?6"{!s{ v H43MoC
QQ：2987619807
