建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 _NMm/]mN /
8DegN,? 使用工具箱：基本工具箱 !"\80LP
CE/Xfh'44 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 UazP6^{L
DP3PYJ%+B 自由空间传输距离：10mm hJZV}a|
y~F,0"N\r VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ;* :Pw?'
qYlhlH D 1) 脉冲传输 Pmh8sw
f pFhn 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 {&\jW!&n vvKEv/pN7
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： @JyK|.b#0 2) 复数场 nv@8tdrc
~])t 6i 传输时间用 来表示 v
8$>r wB
5 u*-L_ 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 g K[YQXfTy
i*#-I3 脉冲的载波频率为 Z @]e{zO
[%77bv85.G 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： A^)?Wt%* (X?%^^e! 3) 时间傅里叶变换 C/TF-g-_Y
2T V X)q<\ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 1 D<_N cp#JB H O 类似的定义同样适用于复数场 1T-8K
r
: '~ Y 4) 包络函数 ( 5tvfz%
.ys6"V|31 VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： !f&Kf,#b` 其对应的频域谱为： @U3Vc|
vK _?<> 
>(?9?
}>VG~u8 1) 构建脉冲光源 [^U#Qj)hL eC[$B99\ ni<A3OB PS:高斯脉冲光谱窗口 H \qC["
V>A .iim 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ,!7 H]4Qx
2\7`/,U6 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*~ ICir7
] cGA~d STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) MD|5 ol9
X_$Cb<e STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) @> E2?C V
1Dv R[Lx% STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 2Fq<*pxAY
Gcig*5 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) {a4z2"\A
,0hA'cp STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 0IfKJ*]M
\9/ b!A STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 %=/)
K)\M5id] 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm IGtl\b=
\>7^f
3m 
l&?}hq^'Dn
k[HAkB \{ 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 qeL5D* 
*X,
/7C
PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 K00
87}H
6) 点击
，进行光程分析 !-, t'GF( R
+WP0&d' PS1：左图为相位vs频率图 _ B 5gR
*{y K
8 PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) Dg}
Ka7H
p~9vP)74u 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 C\di 7 z: PS1：时间偏移量为33.3656ps w Axrc+
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 R0L&*Bjm <oo PS:在中心位置处测量光场随波长变化 pGK;1gVj
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ~R &;v3
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 q HP78&wUx
'ul~7h;n PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 -$WYj "
PS：电场振幅在时域中的分布 k5 C@>J
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 '*k'i;2/1
ngat0'oa PS:转换为真实的场 ])Qs {hs~s
PS：将包络函数转换为真实场 rOR ZerM
11) 其它场测量工具 _<NMyRJo
o4zM) \;F 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 tX"Th'Qi a(v>Q*zNP PS：在输出光场上划定线段 JGH60|
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ")!,ZD
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 +{L<? "
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 ~I799Xi
e&qh9mlE aBw2f[mo
QQ：2987619807
