建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ZvM(Q=^
]h`&&B qt 使用工具箱：基本工具箱 k t#fM d$
dFxIF;C>/ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 (XTG8W sN
>Er|Jxy 自由空间传输距离：10mm ;?Tbnn Wn
z _$% -6 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 | l^uEtG
,_ H:J.ik 1) 脉冲传输 Qp5VP@t
ktXM|# 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 +HpA:]#Y {lzWrUGO
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： EU 6 o Q 2) 复数场 0 ] ,r0
4\N ;2N 传输时间用 来表示 P bn*_/H
%A/0 ' 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 d'gfQlDny
HVCe;eI 脉冲的载波频率为 h+H%?:FX
AR%4D3Dma 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： 9<?M 8_ M]
%?>G 3) 时间傅里叶变换 bH nT6Icom
oCv.Ln1;Z 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： R%WCH?B<} 5 V~oIL 类似的定义同样适用于复数场 ;4\ 2.* s
a5^] 20Fa 4) 包络函数 Vm(y7}Aq{
BwEN ~2u6 VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： u~:y\/Y6 其对应的频域谱为： y14;%aQN
|^I0dR/w: 
qA7>vi%
Ta0|+IYk< 1) 构建脉冲光源 ,-LwtePJ0 tS5hv@9cWx r +i($ jMs PS:高斯脉冲光谱窗口 wmL'F:UP
qr^ 3R&z!} 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 8'[7
)I=
ua$GNm 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 f}ji?p
d"mkL - STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) `AtBtjs RV
X7 MM2V STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) U$.@]F4&
g)[V(yWu STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) n nEgx;Nl0
P ) "m0Lu< STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) nNV'O(x}
_/$Bpr{R STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 n
ATuD
^ 7cGq+t STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 \ a<h/ 4#|
Qj.#) R 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 G6P?2@
.V/Rfq 
A RuA<vQ
Yui3+}Ms 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 orpri O|qD 
dr}`H,X"3 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 O,
wJR
6) 点击
，进行光程分析 .t-4o<7 3 WR bj01v PS1：左图为相位vs频率图 Tbih+# ?
$y &E(J 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) &X ):4
# e1>H1eU 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Wx}8T[A} PS1：时间偏移量为33.3656ps z"L/G
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 Oh`69
k \)N9 aV PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Qh3YJ=X&
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 B $ PP&/
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 K~{$oD7!
`Bp.RXsd* 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 e7Z32P0ls
PS：电场振幅在时域中的分布 |Q6.29 9
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 $E~`\o%Ev
&*,#5. PS:转换为真实的场 )3}9K
^jS
PS：将包络函数转换为真实场 HY*Kb +[
11) 其它场测量工具 u#$]?($}d
*boR`[Ond 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 @7] yl&LZ u@UMP@"# PS：在输出光场上划定线段 eS\Vib
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 @Z
%ivR:
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 m bxZL<ua
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 2!m /
xp)sBM7A D 6Ui!
QQ：2987619807
