建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 I^ppEgYSY
MuO7_*q'n 使用工具箱：基本工具箱 4cTJ$" v
2P"@=bYT " 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 *Iyv${
fZ 1 7 自由空间传输距离：10mm #<MLW4P
v$owG-_>< VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 VsNqYFHes&
) Tpc 8Hr 1) 脉冲传输 )p).}"
4ehajK 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 qd%5[A $Vlfg51 ob
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： <~u.:x@ R 2) 复数场 6JSa:Q>,
l)Q,*i 传输时间用 来表示 (IAl$IP63s
t9zPJQlT} 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 VQ$=F8ivG
x EOR\(Z^ 脉冲的载波频率为 < u&uwD~A
0/#XUX 4 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： ghx8dX} s@'};E^]@r 3) 时间傅里叶变换 #Z"N\4 9
K/,
B 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： fu?>O /Gn/ I`5F& 8J{ 类似的定义同样适用于复数场 r%&hiobMYs
v}M, M&? 4) 包络函数 $x vEYK
H2zd@l:R 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： /#G^?2o M 其对应的频域谱为： OV;Ho
3`5?Zgp 
'_4u,
\SG
a'
.o 1) 构建脉冲光源 s^AQJ{X _g0
qpa 3r%I * PS:高斯脉冲光谱窗口 S2*-UluG
OE}L}) " 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 #D
.H2'_}
VCX})sp 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 UY+~,a
R0gjx"U STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) aCM F[
3j
$ *M jNj2 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) jSa EwN
}u5 Mexs STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) H_o<!YxK
Q^Y>T&Q STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) P=KOw;bs
D4c}z#}*0 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 MP w@O0QS
VrQw;-rQ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 8T&m{s
~*L H[l>K 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 r&o%n5B
S;Lqx 5Cd 
kFw3'OZ ,
]\+bx= 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 Q'7o_[o/ 
mu= u!by.E PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 8ftLYMX@
6) 点击
，进行光程分析 A^3cP , L \%m R* J+ PS1：左图为相位vs频率图 p !hewtb5
QEQ8gfN9> 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) f2uog$H k
F2z^7n.S 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 @wl80v PS1：时间偏移量为33.3656ps G \*`EM4
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 FK
}x *d ["Z]K'?P PS:在中心位置处测量光场随波长变化 v?K
X Tc%Z
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 /U N%P2>^1
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 I]~xs0$4#
M GN*i9CE 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 TG{ =~ 2
PS：电场振幅在时域中的分布 6Ck?O/^
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 t=xO12Z
O|4~$7 PS:转换为真实的场 44kY[jhf
PS：将包络函数转换为真实场 :*0k:h6g
11) 其它场测量工具 ;Zw!
?rk3oa- 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 rnmWw # 0b?9LFd PS：在输出光场上划定线段 >J.a, !
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 9oKRu6]D-
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 h+R}O9BD
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 ?mG
?N(t/h
43,-
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QQ：2987619807
