建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 md"%S-a_dT
r%pFq1/'! 使用工具箱：基本工具箱 $0}bi :7
r6JkoP Mh 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 wF8\
9/Dt:R3QU 自由空间传输距离：10mm v{ n}%akc
3 \r@f_p VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 g i'agB^
AnY)T8w 1) 脉冲传输 1 fv~r@6 s
9D{).f0 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 3|Sy'J0'K #<Nvy9
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： h(Ed% 2) 复数场 +[/47uFbI
_|3TC1N$n 传输时间用 来表示 I&8SP$S>J
*\KvcRMGUa 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 %:KV2GP
rs Uw(K^ 脉冲的载波频率为 &hN&nH"PC
;-pvc<_c< 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： PbUcbb17 ,'CWt]OS' 3) 时间傅里叶变换 w"agn}CK
Ln2 C#Uf 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： i i@1!o v\(m"|4(i 类似的定义同样适用于复数场 gH^$Y~Lx
4c[)}8\ 4) 包络函数 1 {x~iZa
|vN@2h(|" 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： t"/"Ge# a 其对应的频域谱为： iWM7, =1+
Mp"ci+Iu 
V/}>>4
RyOT[J 1) 构建脉冲光源 ;Z1U@2./ ? ZHE8 -*hb^MvP PS:高斯脉冲光谱窗口 $dTf vd
t 9n 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 K= Z]#bm
Eqmv`Z
[_ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 gSr}p$ N
E`uaE=Md q STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ]Uu(OI<)
n22hVw STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) B_"OA3d_
4nII/cPG STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) R^yZG{?t
y|;8 :b32 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ~"q,<t
vN,}aV2nq STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 oIvnF:c
cxD}t'T STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 p~q_0Pg%
AO}i@Y Jth 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 J`+`Kq1T
ECS<l*i57& 
4/2RfDp
%kZ~xbY 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 rX! +@>4_L 
=WmBpUh PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 X(!AI|6Bt
6) 点击
，进行光程分析 F8S~wW=\w -.b
I o PS1：左图为相位vs频率图 ^\ vfos
20/P M9 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) =tS[&6 /
9*=@/1 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 pY)j0tdd PS1：时间偏移量为33.3656ps V5yxQb
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 )&Kn (l) r%y;8 $/- PS:在中心位置处测量光场随波长变化 T6R7,Vt'v
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 P 34LV+e
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 `rz`3:ZH
n b0 Py>4 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 !bZh j3.
PS：电场振幅在时域中的分布 N &I8nZ9
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 \3Q:K |
m~Y'$3w PS:转换为真实的场 6bbZ<E5At
PS：将包络函数转换为真实场 =j|v0&
AGC
11) 其它场测量工具 /$FXg;h9$
V@#*``M,3 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 X (r)Z\
[+;FV!M6 PS：在输出光场上划定线段 7 >PF ~=
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 1Lm].tq
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 6( N.T+;]
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 U`b C>sCp
(
}]37 <qbZG}u
QQ：2987619807
