建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 f;^ +q-Q
~'lT8 n_ 使用工具箱：基本工具箱 A xsezr/
={%'tv` 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 r 1< 'l
kMCP .D45; 自由空间传输距离：10mm Z q 8 5q
cxs@ph&Wk VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 fE~KWLm
)). =MTk 1) 脉冲传输 `[5xncZ-
?YR;o4 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 8c.>6
Hy x
t-s "A
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： `15}jTi 2) 复数场 Q,5PscE6&k
dP_Q kO 传输时间用 来表示 a Int[D(
9< ?w9 D.1 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 'O)v@p "
)!27=R / 脉冲的载波频率为 "'[M~Js
6"G(Iq'2t3 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： 5 % \K 3R< r[3WP 3) 时间傅里叶变换 OU%"dmSDk
P?V+<c{ 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： :G 5p`;hGo {mD0 ug 类似的定义同样适用于复数场 A^,u l>!
HD KF>S_S 4) 包络函数 Wd7*7']
L;opQ~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： LmJjO:W}^y 其对应的频域谱为： k_}$d{X
&6CDIxH{ 
acS~%^"<_
#d % v=.1 1) 构建脉冲光源 B bmw[Qf\ &'12,'8 9e`} ;DE PS:高斯脉冲光谱窗口 'Grej8
3y.+03
W 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 P
s>Y]
[,Rc&7p~R 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 NE#`ZUr3
uq]=L STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) k:?)0Uh%^
IrYj#,xJ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) {H,O@
$Mg O)bH STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) =M?+KbTJ3
b)IQa,enH STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) AAfU]4u0S
$ ) *qoV STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ;v]C8 }L^
Os[z >H? STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 3_ wR2AU~
3L==p`
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 Hx+r9w
-`5]%.E&8 
1@I#Fv
U:~]> B $ 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 9 D.wW 
w|G7h= PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 h(kPf ]0
6) 点击
，进行光程分析 ;rL>{UhG }~LGq. H PS1：左图为相位vs频率图 ~c v|,
/Zs_G=\> 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) pvsY
0a@4
pFd{Tdh 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 j9c:SP5 PS1：时间偏移量为33.3656ps Y*9vR~#H
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 Fp ?M@ sQ\ HIU%] PS:在中心位置处测量光场随波长变化 =W')jKe0
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 j8Q_s/n
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 dCn9]cj/
U&(gNuR>J 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 Rm n|!C%%K
PS：电场振幅在时域中的分布 h y#nK: B
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
]Z UE !
u)EtEl7Wq PS:转换为真实的场 1Bs t|
PS：将包络函数转换为真实场 !_+FuF"@
11) 其它场测量工具 r-S%gG}~E
~a
V5 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 !c k luj F&p42!" PS：在输出光场上划定线段 hyPS 6Y'1
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 _~1O #*|4
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 HqqMX`Rof
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 jp_)NC/~g
yo_z c< |4BD
QQ：2987619807
