建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 /_\4( vvf
p20N k$. 使用工具箱：基本工具箱 Pi f1sL6'
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Q 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 & 7 LfNN`
LJD"N# c 自由空间传输距离：10mm it$~uP |
ZUyc J-[ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 4p.O<f;A8
[ Wc 73- 1) 脉冲传输 Nsq%b?#
)<d8y Lb 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~D lf uY,FugWbl
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： .@'Vz;&mQ 2) 复数场 YQ/ *|
4)_ [)MZ\j 传输时间用 来表示 H@zpw1fH+
aH_&=/-Tz
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 V. J%4&^X
<,{v>vlw 脉冲的载波频率为 P1<;:!8'
sp%7iNs 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： <Vim\ 6C:Lq%} 3) 时间傅里叶变换 ctGjqHo
<IYt*vlm 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： 9p XFC9 vjpe'zx 类似的定义同样适用于复数场 0:*$i(2
< qBPN{'a" 4) 包络函数 s= :n<`Z2
yAOC< d9 E 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： 3; A1[E6K 其对应的频域谱为： e042`&9=Ic
Nn$$yUkMX 
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z,)Fv s4U. 1) 构建脉冲光源 Hw HI$IB f: R h9 cMj<k8.{ PS:高斯脉冲光谱窗口 \vI_%su1N
A)xI. Q6 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 &+\wYa,
*G9;d 0 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 ^ /c|s!U^
.D :v0Zm}m STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) L@/+u+j0
/<mc~S7 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) &c]x;#-y
<,m }TTq STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) e "v Eh
G
5)?! STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) vjHbg#0 %
k z#DBh!& STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 \1tce`+
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m|) STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 8w{V[@QLn
k=LY 6 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm ?B-aj
9`xq3EL2T 
3}"VUS 0wh
k2xjc rg 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 ar6 Z?v$ 
a@%FwfIu PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ] |-y[iu
6) 点击
，进行光程分析 '8dqJ `Gj }%VHBkuc PS1：左图为相位vs频率图 |_O1V{Q=
}>grGr%oR 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) 7QQnvoP
!XK p_v 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 =14p Ee PS1：时间偏移量为33.3656ps 'HOt?lpu!
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 Jap
v<lV% QII>XJ9 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 P| G:h&
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Sn a7r~ j
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 uz%rWN`{
-q -%) f 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 RNm/&F1C$
PS：电场振幅在时域中的分布 W{k}ogI;
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 xEbcF+@
6CCM7 PS:转换为真实的场 6n>+cX>E
PS：将包络函数转换为真实场 GLEGyT?~
11) 其它场测量工具 ~x82 4xW
f9; M"Pd 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 U A{A G; 6Z7{|B5}Y PS：在输出光场上划定线段 P}cGW fj
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 zV%U4P)Dao
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 lx%<oC+M
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 H=B8'N
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QQ：2987619807
