建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 P;%QA+%7
m;f?}z_\$ 使用工具箱：基本工具箱 8>q% 1]X
"6yiQ\`J 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 qD*\}b]9I
Y}uQ`f 自由空间传输距离：10mm 6# ";W2
uR@`T18 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 SAh 054/St
i[{]
LiP 1) 脉冲传输 f9UaAdJ(
Uob |Q=MQ 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 `HG 19_Z =jc8=h[F<
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： -5 /v` 2) 复数场 X'7S|J6s
a~ F@3Pd 传输时间用 来表示 _M[ [vXH
|HG b.^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 <C%-IZv$
jHlOP,kc 脉冲的载波频率为 "jO3Y/>S
j9ta0~x1*6 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： F9P 0cGDs 6bKO;^0 3) 时间傅里叶变换 Hu8atlpo
d[e: }1 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： k(z<Bm Z,!Xxv;4 类似的定义同样适用于复数场 1 {x~iZa
8='21@wrN 4) 包络函数 KV}U{s+U 8
b+].Uc 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： h Yc{ 9$ 其对应的频域谱为： ; [%}Xx
l$VxE'&LQ 
CKt|c!3 7
iW1ih Q X 1) 构建脉冲光源 QeeC 2 hL bT\J`I r@[VY g~ PS:高斯脉冲光谱窗口 `3 y!XET
cbCE
$ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 207 O[ "Y
b q3fiT9 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 @y0bU*v7
0uIV6LI STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) M&djw `B
jUJT cL STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) SXBQ
3H'nRK}, STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) #Emff VtY
_A,-[*OKI STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) vbA7I<;
{nPkb5xbW STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 r($_>TS&"
w
<#*O: STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 $]%<r?MUb-
|c
oEBFG 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm O:,2OMB}B`
a(ux?V)E. 
=EcIXDzC>
o7Cnyy#: 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 pcuMGo-# 
%< wQ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ^%oG8z,L
6) 点击
，进行光程分析 W7*_ T] | 3N.5 { PS1：左图为相位vs频率图 A&|Wvb=
h nsa)@ PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) =nvAOvP{?
@cu }3> 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 tB ,. PS1：时间偏移量为33.3656ps //X e*0
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 of+phMev yZ;k@t_WRD PS:在中心位置处测量光场随波长变化 kJurUDo
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ]Z.<c$
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ?GUz?'d
}RA3$%3 PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 vL nq %@x
PS：电场振幅在时域中的分布 6+Wr6'kuH
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 ol?z<53X]
xm}q6>jRV PS:转换为真实的场 ( :.Q\!aZ1
PS：将包络函数转换为真实场 r,u <y_YW
11) 其它场测量工具 t<!+b@l 5
2fkIdy#n@ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 [GR]!\!%~ jh 7p62 R PS：在输出光场上划定线段 P"R97#C
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 z-KrQx2
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 T6h;Y
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 t$]&,ucW#
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QQ：2987619807
