建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ,uzN4_7u
@f u M)B1" 使用工具箱：基本工具箱 C^ Q tSha
%/>xO3"T 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 {bO|409>W
[2ax>Yk$ 自由空间传输距离：10mm BmHw u{n'
MNH 1D! } VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 !6Sd(2
%>g W9}kB 1) 脉冲传输 0O k,oW {
tBTTCwNT% 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 DzQ1%! 0l;<5
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： T#pk]c6Q 2) 复数场 AxxJk"v 'y
&V>fYgui 传输时间用 来表示 T[= S$n -'
"O8gJ0e 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 >NB?& |
X=8Y&#% 脉冲的载波频率为 = 8gHS[
i{D=l7j|w 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： c!8=lrT. `OymAyEYQ 3) 时间傅里叶变换 v(OBXa9
l!#m&'16" 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 8 6f2 'o+ #_mi `7!B# 类似的定义同样适用于复数场 X7L8h'(@
(H oq R 4) 包络函数 b;|55Y
?S?2 0 VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： [OOS`N4< 其对应的频域谱为： g+-;J+X8
7 FN<iI&7\ 
::n;VY2&
A?TBtAe 1) 构建脉冲光源 )Qm[[p nj rQTr8DYH C0=9K@FCb PS:高斯脉冲光谱窗口 B=
keBO](@
2cu#lM q 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 8+m H:O
s95vK7I 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 ] 4+s$rG
fAZiC+ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) d2X[(3
TwyM\9l7 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ?)'~~ @NkH
( *G\g=D STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) q.Nweu!jQ
.^) UO STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ~}Z\ :#U
, n !vsIN STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 4E44Hzs
"i:T+#i({O STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 2tayP@$
K!D
o8| 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 hP J4Oj1O
)o!XWh 
j Clj_E
>]'yK!a? 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 `"vZ);i < 
}U@m*dEG PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 TEUY3z[g
6) 点击
，进行光程分析 |L_wX:d`9 sqx` ">R PS1：左图为相位vs频率图
2?Ye*-
5>9Y|UU 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) }awzO#
!gwjN_ZJ^ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ;0ME+]`"3 PS1：时间偏移量为33.3656ps SFH-^ly&D
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 #G9 ad K5 v;{{ y- PS:在中心位置处测量光场随波长变化 qdCWy
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 df+t:a
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 6VD1cb\lF
4t4olkK3Oa 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 4([.x T
PS：电场振幅在时域中的分布 Oc9#e+_&
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 ]43[6Im
#s5 pz8v PS:转换为真实的场 {>0V[c[~
PS：将包络函数转换为真实场 Y^$HrI(vq
11) 其它场测量工具 P+e KZo
% u?HF4S' 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Fb2%!0i X7UBopm& PS：在输出光场上划定线段 g . %
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 QzGV.Mt2
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 _i}wK?n
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 j W*1E *"
B1N)9% g1DmV,W-Q
QQ：2987619807
