建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 /vFxVBX
hNu>s 使用工具箱：基本工具箱 F'$9en2I:
x!Z:K5%O 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 WLg6-@kxXs
q/W{PBb-2k 自由空间传输距离：10mm :F!dTD$
@m !9"QhC VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 [TiT ff&LV
pgLzFY[' 1) 脉冲传输 T! & [
|r)>bY7 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 3Hb .Z LE# .N2nJ/
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： k1QpX@ 2) 复数场 _qO;{%r
bc0)'a\ 传输时间用 来表示 mh!N^[=n
eR#gG^o8 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\d<F.c$2
Z9 ;nC zHm 脉冲的载波频率为 e')&ODQ H
} kh/mq 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： (Fbm9(q$d D7gX,e 3) 时间傅里叶变换 886 ('
Skr\a\
J 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： o2 T/IJP cpr{b8Xb8& 类似的定义同样适用于复数场 ,J`lr
U0
qH {8n` 4) 包络函数 aPY>fy^8D
c'TiWZP~ 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 . 其对应的频域谱为： M<M# < kD
HwV gT " 
:?&WKW
a@S4IoBg% 1) 构建脉冲光源 ~Uwr68 9N \Z6gXO_ tLoD"/z PS:高斯脉冲光谱窗口 yp^[]Mz=
0^)8*O9$ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 >H=Q$gI
" t%1@b*u 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 ZB_16&2Ow
d <|lL NS STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) I 1VEm?CQ
<De3mZb STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) w ;s ]n
l6}b{e STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ELkOrV~a{:
&)"7am(S` STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) _]?Dt%MkD
p.TiTFu/ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 "[".3V
Fy(nu-W STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 [-:<z?(n4
^*?B)D =, 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 3 q.[ -.q
Fgc:6<MGM 
\$~ oH3m&
Ae{4AZ 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 &"H<+ >` 
3qx G?G N PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 utm+\/
6) 点击
，进行光程分析 0@mX4.! hOrk^iYN= PS1：左图为相位vs频率图 ,T21 z}r
q:~` 7I 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) 5S-o
2a
]RrP !|^ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 :9rhv{6Wp PS1：时间偏移量为33.3656ps Oz9 Mqcx
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 M\.T 0M_ Zm8
u : PS:在中心位置处测量光场随波长变化 n.8A
Ka6
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 oN6*WN t J
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 }Cq9{0by?a
, C@hTOT 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 3EW f|6RI
PS：电场振幅在时域中的分布 A2O_pbQti
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 jB`~
_F/lY\v m PS:转换为真实的场 ZNH*[[Pf
PS：将包络函数转换为真实场 4M<JfD
11) 其它场测量工具 #u2&8-Gh
'*LN)E> d 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 cT= wJ !w R {Y[Yu PS：在输出光场上划定线段 f F-\TW
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 gq:TUvX
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 SeJFZ0p
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 [TfV2j* e
|`t!aG8 +8vzkfr3It
QQ：2987619807
