建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 yRtxh_wr9
:@c\a99Kx 使用工具箱：基本工具箱 7
yp}
eU ZvJTE 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 L>>Cx`ASi
wu`P=- 自由空间传输距离：10mm oJln"-M1nx
-j"]1JLQ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 9LK<u $C
|x/00XhS 1) 脉冲传输 Qk#`e
"+k^8ki 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 )zYm] \@ {~a+dEz
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： e>~7 RN 2) 复数场 "&{s E RYY
@q<F_'7is 传输时间用 来表示 nAY'1!O i
}35HKgqX 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 {6Qd,CX
JV_ V2L1Ut 脉冲的载波频率为
bMDj+i
:o=a@Rqx 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： HCOE'24I )D>= \ Me 3) 时间傅里叶变换 &vHfu M`
jTE~^ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： Kjfpq!NYE ReZ&SNJ 类似的定义同样适用于复数场 V 0)F/qY
r]lPXj(` 4) 包络函数 WB(Gx_o3
2/4,iu(T`c VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： HHXm
4}!;< 其对应的频域谱为： ;rjd?r
/+zzZnLl-M 
*@SZ0
R\^XF8n6/ 1) 构建脉冲光源 /\e&nYz VyWPg7}e Jh!'" 7 PS:高斯脉冲光谱窗口 %K7wScz7
JVawWw0q 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 Ubf@"B
p|,3X*-ynx 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 {-Q=Y DR
9:1[4o )~ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Y}UVC|Ef
R}J}Q b STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ),;O3:n
ccm(r~lhJ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) F* h\ #?
7f,!xh$ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) R!2oj_
&m8Z3+Ea STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 f' 28s* n
+% : /!T@@ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 3Lw&HtH
u/S{^2`b 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 w4%yCp[,
(>usa|| 
9fQFsI
yK" T5^o 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 "CcdwWM 
Iy JHKDFk PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口
##_Jz 5P
6) 点击
，进行光程分析 m2h@* 6tKCY(#oO+ PS1：左图为相位vs频率图 4Ow0g -{
MeMSF8zS Q 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) E
Zh.*u@^r
U,e'vS{ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 wM
aqR"% PS1：时间偏移量为33.3656ps ~P;KO40K
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 &w7Ev21 m&!4*D PS:在中心位置处测量光场随波长变化 5zk^z n)
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 v"3($?au0
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 io{ \+%;b~
*uG!U%jY) 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 LUN"p#1
PS：电场振幅在时域中的分布 jS c!"Trl]
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 uW4wTAk;qh
4_&+]S PS:转换为真实的场 NuQ
l
PS：将包络函数转换为真实场 CYFi_6MFl
11) 其它场测量工具 ]R?{9H|jwE
"Di8MMGOY 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 p^>_VE[S pN?geF~t| PS：在输出光场上划定线段 7>,(QHl
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 14Y<-OO:
k
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 9hn+ eU
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 pB0p?D)n
$vjl-1x& {2,vxGi
QQ：2987619807
