建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 b{A#P ?
K$4Ky&89
使用工具箱：基本工具箱 -{dw Ll_
l{<@[foc 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 H xjh P(
qg_=5s 自由空间传输距离：10mm k]Yd4CC2
(UCWSA7oc VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 V[~/sc )
.A E(D7d6 1) 脉冲传输 C[75 !F
3o h(d. Z 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 nk[ixVc bFcI\Q{4
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： ;X8eZQ 2) 复数场 ]\{EUx9
DUaj]V{_^ 传输时间用 来表示 -0Ps. B
2gA6$ s7 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 T5ol2
FbF P 脉冲的载波频率为 9Z} -%Z[,)
ct`89~" 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： e7-U0rrE d;K,2 3) 时间傅里叶变换 b^0=X!bg
T{Av[>M 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： W_%Dg]l
Gx!Y
4Q}- 类似的定义同样适用于复数场 uT_bA0jK
&4LrV+`$V 4) 包络函数 {q:6;yzxl
v 81<K*w`P VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： p~qdkA< 其对应的频域谱为： 5-*/wKjLz
+d<o2n4! 
{>9vm!<[*\
i!(u4wTFF 1) 构建脉冲光源 dj 4 :r!5_ H>% K}Fh >HyZ~M PS:高斯脉冲光谱窗口 U 1vZ r{\
w~Aw?75 t 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ` KB; 3L
/;
w(1)B 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 c1Skt
r[K%8 Y8` STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) :wtK'ld
Dc2H<= ]; STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 0tK(:9S
=A{F&:+a] STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) @kd` 9Yw
9! ; /+P STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 3VaL%+T$,
z#m ~} STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 \I ( g70
KSz;D+L \ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 &sJ -&7YZ
EV/DJ$ C } 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 NYw>Z>TD8c
Y'*oW+K 
Q\rf J||
#Pt_<?JtV 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 xa8;"Y~"bg 
pLSh
+*F PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 |h%= a8
6) 点击
，进行光程分析 c^3,e/H 0fu*}v" PS1：左图为相位vs频率图 AT%6K.
x n?$ @ 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) 0Xb,ne
7
5 :|9pe) 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 2ca#@??R PS1：时间偏移量为33.3656ps 9k /L m
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 KrdEB0qh :er (YWF: PS:在中心位置处测量光场随波长变化 (1 (~r"4I
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Hsn'"
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 (@m/j2z
r3 qKT 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 ?zex]!R
PS：电场振幅在时域中的分布 `R;i1/
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'1g+g
$Q"D>Qf{G PS:转换为真实的场 Me79 :+d
PS：将包络函数转换为真实场 (@->AJF1\
11) 其它场测量工具 AXF
1{
F Y<Q|Ov 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 \HXq~Y /k8I6 PS：在输出光场上划定线段 3^ [P
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ,~ q:rh+
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 {]2^b )
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 aVCPaYe^
E;}&2 a T*:w1*:
QQ：2987619807
