建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 EYXH xo
r&_bk
Y% 使用工具箱：基本工具箱 Qo pA 'm
f5o##ia7: 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ;\48Q;
0wnC"2GUX 自由空间传输距离：10mm ;:A/WU.^
UsQh+W"? VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Sxzt |{
(R|Ftjs . 1) 脉冲传输 * ,#S wZ
% db 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 15\k/[3
# }LTy Xo
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： Nm4
h 2) 复数场 # ; 3v4P
jWNF3\ 传输时间用 来表示
;U<}2M!g
k!)Pl,nJ 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* F~E
(F=q/lK$ 脉冲的载波频率为 "l[ c/ q[
` ),ACkU>U 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： gPqdl6#c }>$3B5} 3) 时间傅里叶变换 O f.%rpg y
uG,*m'x'] 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： ={[9kR i 1.IEs:( ; 类似的定义同样适用于复数场 U#>K (
!>,XK!) 4) 包络函数 ,%<ICusZ
D7|qFx;]g VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： \9N
)71n( 其对应的频域谱为： n =qu?xu
ni~1)"U. 
BB Dt^$
R?5v //[ 1) 构建脉冲光源 RcpKv;= iB pKNrEq 7&w$@zs87 PS:高斯脉冲光谱窗口 kG>m(n
JxmFUheLt 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 f=paa/k0
N'n\_ x 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 eJ+@<+vr;x
L =9 ^Y/8Q STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) J u"K"
2#)z%K6T STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) RH~I/4e
;Z!x\{- L STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) `"h[Xb#A`b
n xhn|v STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) jUGk=/*]e
Gc,6;!+ ( STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 m<I>NYfE
1w} D fI STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 BFvRU5&Sz
v ocWV/ 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 D* QZR;D#.
0P l>k'9 
=58:e7(df
2P,{`O1] 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 _fjHa6S 
"@(Sw>*o PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口
|Sr
6) 点击
，进行光程分析 )R6 -]TkA_ CfEACH4_ PS1：左图为相位vs频率图 a/TeBx#yG
^*'fDP* 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) cceh`s=cU
@&f~#Xe 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 4,.[B7irR PS1：时间偏移量为33.3656ps P2 fiK
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 P2g}G4qf @_H
L{q%h PS:在中心位置处测量光场随波长变化 EI8KK o *
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 khVf c
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ) QW
p[bV
{ y`n _ 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 vVf%wei^#
PS：电场振幅在时域中的分布 gt\*9P
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 zbAyYMtEk
W.nr&yiQ PS:转换为真实的场 mWTV)z57
PS：将包络函数转换为真实场 8A: =#P^O\
11) 其它场测量工具 eOZ"kw"uHu
"@UyUL 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Jvr`9<` TT^L) d PS：在输出光场上划定线段 W Sqo\]
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 @ +yj t'B
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 `%_ (_%K
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 >D_!d@Z
6vf <lmN ODKHI\U
QQ：2987619807
