建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 .nNZ dta&=
@d^DU5ats> 使用工具箱：基本工具箱 b LGC
j( k%w 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 /kw;q{>?o
p(="73 自由空间传输距离：10mm Yv)c\hm(7j
uzmYkBv VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ^7i7yM}6(
2wPc
yD 1) 脉冲传输 b>i 5r$S8G
Q `.q,T8I 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 (GGosXU-v q$b 4S4Z7
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： /ece}7M 2) 复数场 \Wg_ g A
4Z=`; 传输时间用 来表示 oC}
u
}CZw'fhVWO 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 A)j!Wgs^z
;/pI@C k 脉冲的载波频率为 cX4]ViXSr
Z]tQm V8 e 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： p_]b=3wt~ oD9L5c) 3) 时间傅里叶变换 D@ .qdRc3
Qm*ZOz'i 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： ~#P]NWW%. OA i v3 "p 类似的定义同样适用于复数场 gs/o cu
. p o, .} 4) 包络函数 \X ! NoF
h 6? Z 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： _ emW#*V 其对应的频域谱为： W #^.)V
'|yCDBu 
E8R;S}P A
9iM%kY# )W 1) 构建脉冲光源 WcM\4q@ o[WDP IG 7Nk|9t PS:高斯脉冲光谱窗口 i'>5vU0?3
|#SZd Xg 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 @^.W|Zh[&
q{B?j%.o 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 D `V.gV]
^Mc9MZ) STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) q3h & V
79d(UG'O STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 4* E5@{D
kQ lwl9 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) gGM QRRq
I_->vC|> STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 9^8 OIv?m8
`=,emP&(H& STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 vlEW{B;)Z
Fz t?M STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 <m1v+cnqo
W-&V: S{< 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 XG C\6?L~
O&|<2Qr 
] cmX f
Vr( Z;YO 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 /T(9 :1/G 
Ov?J"B'F PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 p) ?6#~9$
6) 点击
，进行光程分析 qnj'*]ysBC 8,!Ou p PS1：左图为相位vs频率图 6},[HpXRc4
Nf3UVK8LtS 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) 9:VU tx#}2
xb9+- { <J 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 : N$ -SV PS1：时间偏移量为33.3656ps kC
6*An_f
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 ~eoM
2XlW h ! R=t PS:在中心位置处测量光场随波长变化 fCJjFL:
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 m }=E$zPbO
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 51#O lvD
O x-eB PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 ^rP]B -)
PS：电场振幅在时域中的分布 *`Vm ncv3
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 A 0k?$ko
\i%mokfbc PS:转换为真实的场 1hGj?L0m.
PS：将包络函数转换为真实场 !%('8-x %
11) 其它场测量工具 E
BBd
23>[-XZb[O 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 G--X)h- tB,(12@W PS：在输出光场上划定线段 *pS 7,Hm
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 E 8}evi
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 :Z6j5V;s
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 l&q Cgw
Z CPUNtOl Dpw*m.f
QQ：2987619807
