建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 t*(buAx
M=#'+CF}W 使用工具箱：基本工具箱 Dt glPo_(
GB8>R 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 |$G|M=*LN
4"d'iY 自由空间传输距离：10mm "fOxS\er
[Nv )37|W VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 <Oihwr@5<
A?4s+A@Eg 1) 脉冲传输 Ee097A?1vj
k4+ Q$3" 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 ?AYb@&% y1 _z(L;I
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： 2f0qfF 2) 复数场 u}eLf'^ZCe
YlJ_$Q[ 传输时间用 来表示 6S&OE k
"/0Vvy _| 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 iCNJ%AZ H
{pz7ADK< 脉冲的载波频率为 +~\ 1g^h
fX{Xw0
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： vu|-}v?: 0T.kwZ8 3) 时间傅里叶变换 W,bu=2K6
TxvvCV^
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： o@uZ U4MM qc"PTv0q 类似的定义同样适用于复数场 tf4cl zSTa
$8 WeWmY 4) 包络函数 M@< r8M] G
Wo7`gf_ ( VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： \W+Hzf]
W# 其对应的频域谱为： t-?#x
!P@4d G 
P 9?I]a)G
SdN xSD$Q 1) 构建脉冲光源 tKY g a3c43!J?M -7(,*1Tk PS:高斯脉冲光谱窗口 V @pUU~6R
7g-{ <d 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 <|1Kh ygv
NuR3]Ja\0 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 Z=9gok\
EqF>=5* STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 7=a=@D[
K: b^@>XH STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) =?[:Nj636
i 0'g$ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ;"JgNad
L3I vm : STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) !dOp LUh l
rAh|r}R STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 = F/ EzS
zvR;Tl6] STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 b we)_<c
J6g n! 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 _71&".A
:4[_&]H 
J Q9+kZ
_V(FHjY 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 \]0+J 
Qq3>Xv < PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 L b -xc]
6) 点击
，进行光程分析 EAV6qW\r5] (o4':/es PS1：左图为相位vs频率图 TU q
,
&"d
:+!4h 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) H^<?h6T
V)]lca 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 A9y@v{txN PS1：时间偏移量为33.3656ps *Rgl(Ba
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 7ea%mg \ xtK}XEhG! PS:在中心位置处测量光场随波长变化 <.:mp1,8V
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 wU-Cb<^
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 }c=YiH,o
zQoJ8 i> 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 ;i!$rL
PS：电场振幅在时域中的分布 R0e!b+MZ.
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 FTu<$`!1L
` l PS:转换为真实的场 o.wXaS8
PS：将包络函数转换为真实场 \_ MWZRMc5
11) 其它场测量工具 # blh9.V&F
~^>g<YR[ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 #g~]2x VVqpzDoXG PS：在输出光场上划定线段 !eP0b~$/^J
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 LBIEG_/m
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 %' ea W
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 ! q+>'M t
Iv/h1j> H 7%W@Hr,%F
QQ：2987619807
