建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 i-$]Tg
m)&2zV/Q 使用工具箱：基本工具箱 YOqBIbp~&)
4Xlq
Ym 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 (2 X`imJ
XB2[{XH, 自由空间传输距离：10mm zUW u5JI
2\_}81 hM VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ,
j7&(V~
b:oB $E 1) 脉冲传输 v#F .FK
PXWBc\ 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 sdrALl;w| YajUdpJi
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： nF]lSg&]X 2) 复数场 ^ 2=1 1
[+UF]m%W 传输时间用 来表示 F t'?43J
*1|&uE&_R 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 d=`hFwD9
3nMXfh/ 脉冲的载波频率为 ?!K qDI
}}@x x & 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： cE'MSB Cjdw @v0; 3) 时间傅里叶变换 ~m'PAC "Q$
|4UW.dGHPo 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： ! ;>j(xc e2~&I`ct 类似的定义同样适用于复数场 "{Lp'+wNw
[WW3'= e^ 4) 包络函数 sk6C/ '0:
P`0}( '"U 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： v25]}9 /C 其对应的频域谱为： }N dknut,
{ HHc} 8 
F[5[@y
llN#4D9s 1) 构建脉冲光源 Y
{a#2(xn DAa??/,x7 Em?bV( PS:高斯脉冲光谱窗口 VXX7Y? !
P
:zZ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 Gf*|f"O
L;6L@D6 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 5 FKb7
TL'^@Y7X5 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) \iVb;7r)9:
:@K 1pAh 4 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) <2{g[le
DC+ p
s STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) G*` Y~SJp
()%No tN; STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) d|I?%LX0p
^N# z&oh STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 4E:kDl* @
cc37(=o KL STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 o y {
{d
*7 cc4 wGQ 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 \+3amkBe
<l>o6K 
?Pbh&!
nymro[@O~ 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 Ry_"so w4 
f~a]og 5|G PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 tg5G`P5PJ
6) 点击
，进行光程分析 K%i9S;~
~!//|q^ J] PS1：左图为相位vs频率图 xQA6!j
T*pcS'?' 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) \+ ,%RN.
T' 8d|$X 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 G a,+ PS1：时间偏移量为33.3656ps V\|V1 c
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 `
b$u w A h#bj8} PS:在中心位置处测量光场随波长变化 q/qJkr^2
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Wy:xiP
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 LKX; ^
Yl\p*j"Fid 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 ^ p7g[E&
PS：电场振幅在时域中的分布 Vel R 8tjP
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 V;@kWE>3
xQU$E |I PS:转换为真实的场 @ vHj>N
PS：将包络函数转换为真实场 VUd=|$'J
11) 其它场测量工具 /U@T#S
a|Yry 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ^ s.necg0 }[FP"# PS：在输出光场上划定线段 DWXxB
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 FV~ENpncP
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 SOg>0VH)
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 0c F +4,5
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P1FM1"M
QQ：2987619807
