建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 0V4B Q:v
CZ<T@k 使用工具箱：基本工具箱 D MM<, 1
lG}# K^ q 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 . qgUD
X_]rtG 自由空间传输距离：10mm LWyr
O\6U2 b~ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 >#w;67he2
!R=@Nr> 1) 脉冲传输 {drc}BL_
Ho>Np& 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 (k?H T'3) }(oeNP M8
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： x@t?7 o\& 2) 复数场 f#\YX
tR,k
)h 8}{* 传输时间用 来表示 T.4&P#a1
7uF|Z( 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 J;C:nE|V
m^k0j/ 脉冲的载波频率为 Nc;O)K!FH
;V
xRaj? 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： 6qWUo3 K:wI'N"N 3) 时间傅里叶变换 q` q;og
`
v $Iw?y 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 0NXH449I= J@s>Pe) 类似的定义同样适用于复数场 v1 .3gz R
ffZ~r%25{ 4) 包络函数 8]ZzO(=@{
Yc:%2KZ" VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： SIe!=F[ 其对应的频域谱为： T5(S 2^)o
,o& C"sb 
CD$#}Id
0!T`.UMI 1) 构建脉冲光源 @^P^- B hF%M!otcJ- GJ+ ^t PS:高斯脉冲光谱窗口 CSO'``16
m`/Nl< 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 S<tw5!tJ
KdkA@>L!; 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 l W+mH=
$[ {5+ * STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) LeKovt %
T @ c~ql STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ?=VvFfv%
T5S4,.o9W STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) J2YQdCL
B5b:znW2@ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ]&cnc8tC
0MG>77 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 I;(3)^QH#
f7Gn$E|/r; STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 p/.8})c1r
=Zd(<&B 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 |>.Q U3
dY*q[N/pO 
4&/CES
{/'T:n# 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 YR%iZ"`*+O 
+iVEA(0&$
PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 3/G^V' Yu
6) 点击
，进行光程分析 ,YYEn^ :> K\Ea\b [ PS1：左图为相位vs频率图 (]|h6aI'}
8Zv``t61 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) RBX<>*
"yWw3(V2> 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Vwkvu& 4 PS1：时间偏移量为33.3656ps TdtV (
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 ']_2@<XW) SQKhht`M PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Q;M\fBQO}&
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ZN[<=w&(cB
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 5KCB^`|b>t
Q ;h.}N8W 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 ;nY#/%f
PS：电场振幅在时域中的分布 Sj9fq*
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 >Vuvbo
m,l/ =M PS:转换为真实的场 d2k-MZuT6
PS：将包络函数转换为真实场 NvR{S /Z
11) 其它场测量工具 .tBlGMcN
jL VJ+mu 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ?jx]%n fV &Y@i:O PS：在输出光场上划定线段 @Nu2
:~JO
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 7 Cgi&
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 Gp"GTPT{
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 % fS9F^AK
\}j MC @MW@mP)#
QQ：2987619807
