建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 *-&+;|mM
" %w E>E 使用工具箱：基本工具箱 _~ 3r*j
Bo;{ QoB 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 C6qGCzlG`
}J6 y NoXu 自由空间传输距离：10mm
825 QS`
a>&dAo} VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 2>g!+p Ox
s=Xg6 D 1) 脉冲传输 I:M15
4'y@ne}g! 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{ulu }" STc&1
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： W$J@|i 2) 复数场 '26
,.1
bZ} T;!U?I 传输时间用 来表示 > $7{H]
Hq|{Nt%Q 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 2L S9 1
ywj'O
e41 脉冲的载波频率为 ,"5xKF+cS
{a,U{YJ\H
在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： C?]+(P U:gv K 8n 3) 时间傅里叶变换 p3qKtMs0!
f%yNq6l 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： QwLSL<. 8peK[sz 类似的定义同样适用于复数场 jpZ 7p ;
S_;m+Ytg 4) 包络函数 @&GY5<&b
Fnuheb'&m VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： m ,Mg 其对应的频域谱为： gR wRh A/
]Aj5 K 
C|RC9b
EJ(z]M`f 1) 构建脉冲光源 #<vzQ\~Y 8Rnq
&8A EQX?Zs?C PS:高斯脉冲光谱窗口 = cI> {
'JJ : 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 :q$.=?X3
a[J_H$6H! 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 4{%-r[C9k
>[<f\BN| STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) B %
Z& bIjp STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) :` S\p [5
Hi&b NM>?O STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) =/ 19 -Y:
e09QaY STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) q)N^
+< )H2 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 _8wT4|z5
eY_BECJ+OO STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 6>[J^k%~w)
<<&SyP 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm \F<C$cys\
3A3WD+[L 
@4>?Y=#
;W3c|5CE 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 9Yji34eDZ 
q5 .5 %W PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 &&O tj-n5
6) 点击
，进行光程分析 @ e+ qe9A| 64SRW8AH PS1：左图为相位vs频率图 MX7$f (Hy
dl+c+w" PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) j:0<
tj E
_ !k\~4U 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 e*39/B0S PS1：时间偏移量为33.3656ps -uB*E1|Q
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 R".*dC,0'B tw<}7l_>Au PS:在中心位置处测量光场随波长变化 >t4<2|!(M
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 D ;Y2yc[v
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 Kp [5"N8
H4BuxM_r PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 GX N:=
PS：电场振幅在时域中的分布 1Ch0O__2L
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 qcfg 55]'c
, 1 i l& PS:转换为真实的场 lht :%Ts$
PS：将包络函数转换为真实场 !lI1jb"
11) 其它场测量工具 !uhh_3RH
:(i=> ~O 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Zc =#Y hho\e
8 PS：在输出光场上划定线段 <#lNi.?.
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 2l +t-
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ?d)FY B
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 wfM|3GS+.
.WlZT- <'O|7.
^^
QQ：2987619807
