建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 J+(B ]8aj
E]P7u" 1 使用工具箱：基本工具箱 Bjp4:;Bb
w7% .EA{N 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 z 0}JiW R
Z}AhDIw!G 自由空间传输距离：10mm J*Q+$Ai~
KU=+ 1,Jf VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 T!jMh-8
!{+a2wi 1) 脉冲传输 5-RA <d#
P!yOA_)as 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 m S4N%Q OQJ #>*?
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： 4c]=kb GW 2) 复数场 XOoz.GSQ
so>jz@!EE 传输时间用 来表示 xFzaVjjP
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Z/Y\ 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 u*m|o8
0aqq*e'c 脉冲的载波频率为 o}=c (u
B; ^1W{%J 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： bIXD(5y ?dy t!>C 3) 时间傅里叶变换 6W/uoH=;
;r BbLM` 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： ~ ='}(Fg: 9]^q!~u 类似的定义同样适用于复数场 F|&%Z(@a
GD1L6kVd1 4) 包络函数 (XNd]G
B.4Or] 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： o&)v{ q 其对应的频域谱为： N5 b^
#OwxxUeZ 
&e3pmHp'
Rjn%<R2nW 1) 构建脉冲光源 0C4Os p i.0d>G><@ :0kKw=p1R PS:高斯脉冲光谱窗口 %RIlu[J
w$0*5n>) 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 >-j( [%
f C+tu>= 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 cp&1yB
b( ~#CHg STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ~cf)wrP
zHD 8 \* STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) &-L9ws
Q">wl STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) GA"vJFQ
zbJ}@V STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Xb@dQRVX
H<"EE15 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 Xdh@ ^`
n5Mhp:zc, STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 blUS6"kV}
F$S/zh$)0 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 ,U~in)\
U
$S^rKp# 
} x
Kv N
8l<~zIoO 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 E( *S]Z[ 
p.5 *`, ) PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 65GC7 >[
6) 点击
，进行光程分析 X=? \A{Y ]YY4{E(9d PS1：左图为相位vs频率图 v}<z_i5/C.
i "aQm 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) .*?)L3n+t
Lr Kx 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 _8 l=65GW PS1：时间偏移量为33.3656ps Z
ZT2c0AK
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"foP@ EcPvE=^c PS:在中心位置处测量光场随波长变化 }OSf C~5P
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 yMOYTN@]
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 lUiO |
fO83 7 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 )>]SJQ!k
PS：电场振幅在时域中的分布 d>/4z#R}-
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 r<;Y4<,BZ
!q8A!P4|' PS:转换为真实的场 7'5/T]Z
PS：将包络函数转换为真实场 f5R%F ~
11) 其它场测量工具 _he~ Y2zFz
Up>,~bs] 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 PA iVUGp5[ G
}M! PS：在输出光场上划定线段 ]@qD4:
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 oTA'=<W?D
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 nb@<UbabW}
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 7N0m7 SC
z u1gP/ fVq, ?
QQ：2987619807
