建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 zWpJ\/k~
=gS?atbX 使用工具箱：基本工具箱 ,/AwR?m
\Km!# : 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 P:h;"
m7wD#?lm 自由空间传输距离：10mm t Ft56/4
1S9(Zn[2, VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 t-Rfy`I3
Bz<T{f 1) 脉冲传输 B*bt t+6
RY'f%c 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 >(mp$#+w ~$n4Yuu2[
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： &<6E*qM 2) 复数场 `s5<PCq
d4KT w n5g 传输时间用 来表示 D/)wg$MI
e5G)83[= 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 i^Vb42 %y
W_l/Jpv!W 脉冲的载波频率为 G n"]<8yl~
twE lLOE 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： bA}9He1 g^|}e? 3) 时间傅里叶变换 H'k $<S
sC
>_ulkoa 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： #\s*>Z /ivcqVu] 类似的定义同样适用于复数场 VuA7rIF$66
MuX p*s3[ 4) 包络函数 i
,Cvnp6Lv
i!g}PbC[ VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： CXt9 5O? 其对应的频域谱为： hhd%j6
+GCN63 n X 
O b'B?
:T^!<W4 1) 构建脉冲光源 U-Ia$b-5! -^sW{s0Rc F5UvD [i PS:高斯脉冲光谱窗口 rk$&sDc/3
3FRz&FS:j 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ]<b$k
Xi$( U8J_ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 (:9yeP1
V]I@&*O~ r STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) s~e<Pr?yu
|^fubQs;2 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) S(NH # ^
+8qtFog$\g STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) BS3Aczwk
yg({g
" STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ;fomc<
sF9{(Us STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 iMG)zPj
od~^''/b STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 y cYT1Sg 8
s18o,Zs' 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 X3[gi `
l
e+6;'Q 
A/5??3H
m$N` Xj 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 WM y97*L< 
6oTWW@ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 rJLn=|uR
6) 点击
，进行光程分析 <Jt H/oN ,RmXZnWY PS1：左图为相位vs频率图 t][U`1>i
A8,9^cQ] 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) $cl [Qcw
K:!){a[ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 -CV_yySc PS1：时间偏移量为33.3656ps $DPMi9,7^
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 ?O(@B T b"D? @dGB, PS:在中心位置处测量光场随波长变化 }YV,uJH[
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 8: # \g
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ~ZrSoVP=
ggluQG A PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 [3$L}m
PS：电场振幅在时域中的分布 "53'FRj_\
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 x"g-ok LN
1XfH,6\8i PS:转换为真实的场 (PVK|Q55y
PS：将包络函数转换为真实场 D$ X9xtT
11) 其它场测量工具 E} Ir<\
RYhaQ &1i 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ~kD R9s7 :TU|;(p PS：在输出光场上划定线段 $'Pn(eZHGv
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ^b{ -y
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 Wp2W :JX:
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 $g hAC
n oWjZ 0[A4k :
QQ：2987619807
