建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 D ,k x B~
?%,LZw^[ 使用工具箱：基本工具箱 8 pnD6Lp>
D zVCEhf 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 x Lan1V
wAHuPQ&_Q 自由空间传输距离：10mm o `YBz~2
!v8R( VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 )Cy>'l*Og7
vl:~&I&y;R 1) 脉冲传输 1KZigeHXI
VhO+nvd*W 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 <$s6?6P mG ~k f]Y
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： D!.c??
2) 复数场 M-@RgWvF
G_+/ e]P 传输时间用 来表示 cZVx4y%kz
pX &bX_F{ 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 MT!Y!*-5
k[f2`o= 脉冲的载波频率为 [/a
AH<9b
y8YsS4E^Q 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： qA >#;UTp 8 dR `T} 3) 时间傅里叶变换 }+@!c%TCx~
8UU
L= 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： KKC%!Xy 0/v]YK. 类似的定义同样适用于复数场 Y E` Y t
r^5%0 _F] 4) 包络函数 P!79{ 8
.j JD$FC 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： -riX=K>$ 其对应的频域谱为： v>keZZOs
Lg<h54X 
7(}' jZ
'vNju1sfk 1) 构建脉冲光源 BL&AZv/T C:J frg` #L R4%}mg PS:高斯脉冲光谱窗口 ye iIP
a,w|r#x] 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 NF0_D1Goi
'I>USl3 hI 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 T +vo)9w
x+cL(R STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) d.? }>jl
NK q I x STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) *Z#OfB4}
p6%V f STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) !=eNr<:V.
4'z)J1M STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) u\Cf@}5 (
Xf4 ~e(O STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 e* Wk;D&
1)k+v17]f5 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 (iq>]-=<
*;@wPT 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 (tYZq86`
%tP*_d: 
OjhX:{"5 9
nYSe0w 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 / <) Vd 
m%6VwV7U PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ~ vA{I%z5~
6) 点击
，进行光程分析 SE\?8cs]- 7?yS>(VmT PS1：左图为相位vs频率图 Xr
<H^X
|RL#BKC` 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*r H^Nz
:&wb+tV 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ;mE n@@{ PS1：时间偏移量为33.3656ps bB?E(>N;
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 ;j%I1k%A 2]vTedSOl PS:在中心位置处测量光场随波长变化 9:p-F+
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 !p+54w\ 2
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 yMWh#[phH
2
` >a( 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 ]qqg EZ1!Y
PS：电场振幅在时域中的分布 cTGd<
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 d%|l)JF*5
b=r 3WkB6 PS:转换为真实的场 p=:Vpg<!
PS：将包络函数转换为真实场 :\|A.#
U
11) 其它场测量工具 7(1`,Y
3SIq od;% 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 k7iko {5D -8 ^qtB PS：在输出光场上划定线段 Qn8x e,
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ES4Wtc)&
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ],S QD3~9
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 o=R( DK# U
7}VqXUwabx fz^j3'!\
QQ：2987619807
