建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 `+H=3`}X
-U|c~C qc 使用工具箱：基本工具箱 QPlU+5Cx
k/K)nH@) 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 (NJ{> @&
jPh<VVQ$@ 自由空间传输距离：10mm 5y#,z`S
(.J/Ql0Y VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 k8gH#ENNK
O
NabL.CV 1) 脉冲传输 qGinlE&\
#:)'D?, 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 5KC Qvv\ OSu&vFKz
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： z/7q#~J, 2) 复数场 )_#V>cvNG
+B ? qx
Q 传输时间用 来表示 PRh C1#
{oQs*`=l> 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 s: T%, xS
UHl3/m7g 脉冲的载波频率为 mGT('iTM4
"x,lL 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： pc`P;Eui -E-#@s 3) 时间傅里叶变换 H%_^Gy8f
j=sfE qN). 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示：
[gW eD oz!)x\m*H 类似的定义同样适用于复数场 +gl\l?>sr
dSDZMB sd 4) 包络函数
x ;DoQx
|Ajd$+3 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： WK%cbFq( 其对应的频域谱为： [ &TF]az
!BQt+4G7 
v({O*OR
(HNc9QVC'W 1) 构建脉冲光源 oO2DPcK :6Ri% Nb jWdviS9&g PS:高斯脉冲光谱窗口 YidcV lOsO
Tm %5:/<8 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 }?[];FB
V,r~ %p 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 E ,i^rA m
. ,|C>^ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) C: E f6ZW
E\iK_'# STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) -}7$;QK&a
jCqz^5=$ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 1_Yx]%g<
v
:pT(0N STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) eMGJx "a
Ca-"3aQkc STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 GcO2oq
>a"J);p STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 @IG 's-
#`Su3~ T=S 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 m?S;s ew@5
fJFNS
y 
c=sV"r?
lZk
z \ 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
^J^,@ Hf_ 
UyGo0POW PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 p ?gm=b#
6) 点击
，进行光程分析 L;V 8c bQ*yXJ^8 PS1：左图为相位vs频率图 ~RR!~q
-Y_,
.'ex 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) BA\aVhmx
{!Q u(% 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ;Gr
{ PS1：时间偏移量为33.3656ps hBU)gP75
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 Nj9A-*0g6N m]qw8BoU`F PS:在中心位置处测量光场随波长变化 $N?8[
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 N,Y)'s<
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 z:Am1B
\%7* @& PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 e!VtDJDS
PS：电场振幅在时域中的分布 %a/3*vz/I%
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 1T|f<ChIF<
v , ")XPY PS:转换为真实的场 k9k39`t
PS：将包络函数转换为真实场 snaAn?I4
11) 其它场测量工具 9E7 G%-
4 OPY 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ' i+L #-yCR PS：在输出光场上划定线段 P~Obx Y|
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 sq$v6x s l
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ;2 1D ^ e
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 g W tc3
Xs2}n^#i 2^r~->
QQ：2987619807
