建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 UoPY:(?;i
y$_@C8?H 使用工具箱：基本工具箱 Z %Ozzp/
FJ-H
; 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 &w#!
Fs]. Fa 自由空间传输距离：10mm AYgXqmH~+
#c5jCy}n VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ?3p7MjvZ
9 93f6 1) 脉冲传输 ' 3Lu_]I-
3+15
yEeA 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 |K"Q>V2y =E5bM_P<K
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： *8WB($T} 2) 复数场 Qr 9 ;CVW
t* =[ RS* 传输时间用 来表示 ](A2,F
9(U
xC,x_:R` 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 @p hVfP"M
G[A3H>
> 脉冲的载波频率为 e=WjFnK[x7
)@X0'X< 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： }:Gs , pK@=]K~l0 3) 时间傅里叶变换 b7Jxv7$e
v6s,lC5qR 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： L23}{P *y!O\-\S#> 类似的定义同样适用于复数场 /\c'kMAW!
L%T(H< G 4) 包络函数 d=PX} o^
"FWx;65CR 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： V }Y*Yv 其对应的频域谱为： !Aw^X} C
mK[Z#obc= 
? : yz/9(
h 6Z :+ 1) 构建脉冲光源 qcS.=C j?) W<r<K=`5P t$18h2yOL PS:高斯脉冲光谱窗口 N2v/<
S^eem_C 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ( Jk& U8y
AJ bCC 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 <X:JMj+
nt#9j',6Rn STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ]>t~Bcn m
u]P| STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 9{*{Ba
#;]#NqFX STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) mdWA5p(
-B
*W^-;* STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) JaCX }[R
,~1'L6Ri? STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 R}ki% i5|
*M1GVhW(+ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 eQuu\/z*H
@-
STo/ 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 *n CA6i
7k( }U_v 
Vr1}Zv3K'
EtKq.<SJ 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 _MBhwNBxZ 
)G/bP!^+( PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 N1a]y/
6) 点击
，进行光程分析 UK
':%LeL ) `DVPudiy PS1：左图为相位vs频率图 IZ=Z=k{
=AIFu\9#a` 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) ^M'(/O1
L ;L: 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 YThVG0I = PS1：时间偏移量为33.3656ps 'J,UKK\5
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 L4>14D\ o,*m,Qc PS:在中心位置处测量光场随波长变化 q Gk.7wf%
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 >)kKP8l7
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 DYf QlA
X:GRjoa 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 }r: "X<`
PS：电场振幅在时域中的分布 |+ Y-i4t
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 .xT?%xSi/
I-]G{ PS:转换为真实的场 hX.cdt_?
PS：将包络函数转换为真实场 uY]';Ot G
11) 其它场测量工具 7Qd4L.
6] x6FeuS 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 >w3C
Ku< T3wTMbZ!VK PS：在输出光场上划定线段 Y&6 jFT_
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 . >"xp6
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 D!`[fjs6A
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 |]&3*%b@
)s!A\a`vEd REh"/d
QQ：2987619807
