建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 :[a*I6 /^
q}i#XQ U 使用工具箱：基本工具箱 6$"IeBRO
wPU5L*/*i 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 9DBX.|
>s%Db<(P= 自由空间传输距离：10mm /5 z+N(RFC
m03dL^( VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 i , ^-9
14&| (M 1) 脉冲传输 /J}G{Y
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1
F:b ExQ 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 < xBL/e
% ;)ay uS sQ
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： { X?Aj > l 2) 复数场 /
0$ !.
{]Mwuqn 传输时间用 来表示 {"jtR<{)
(6c/)M H 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 .XpuD,^;@
f)vnm*&- 脉冲的载波频率为 KyIUz9$
pI f6RwH}% 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： - s HX t tr` 3) 时间傅里叶变换 [vI ;A !
y ;mk] 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： dLqBu~* OGEe8Z9Jt 类似的定义同样适用于复数场 b\^DQZmth
lOA
EM 4) 包络函数 i&(1 <S>P
FVNTE +LW 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： q1 HJ_y 其对应的频域谱为： ['>ZC3?"h
;/NC[:'$D 
nK< v
@GXKqi 1) 构建脉冲光源 L5UZ@R, UvMkL |FFz $'8) PS:高斯脉冲光谱窗口 Q~.t8g/
#P!<u Lc% 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 d&G]k!|\
7"Nda3 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 , XscO7
?(zCv9Pg STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) U6|T<bsOl
NxA4*_|H9 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ?@in($67
Ij OBY STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) .~
uKr^%
D]>Z5nr | STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) hrJ(] [8
m|B)A"Sm STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 bGB$a0
@=z.^I30 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 h}nS& .
byP< !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 yQ^, >eh
$XcH.z 
7V@r^/`8N
2aR9vmR 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 yX*$PNL5w 
/
j "}e_Q PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 k8J zey]X
6) 点击
，进行光程分析 ;`xCfOY( Y6Y "fb%K PS1：左图为相位vs频率图
{ d#sZT
Yx,E5}- 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) hl0X, G+@
t@R n#(~" 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Q3hSWX q' PS1：时间偏移量为33.3656ps G2y1S/
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 H;<>uE Lie QoUdTIIL PS:在中心位置处测量光场随波长变化 [X /s^42
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 @J>JZ7m]\
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 5~UW=
E_'H=QN c 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 [f { qb\
PS：电场振幅在时域中的分布 )w<Z4_!N4s
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 2[ =3-1c
4 7mT PS:转换为真实的场 Odw'Ua
PS：将包络函数转换为真实场 <-'
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11) 其它场测量工具 [\eVX`it
o(DG 3qk 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 T(Yp90'6 LibQlNW\ PS：在输出光场上划定线段 /9gn)q2f(
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ex`T 9j.=B
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 \ `z%5/@f;
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 }%PK %/ zI
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QQ：2987619807
