建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 +r2E5s
4) ]g=- 3 使用工具箱：基本工具箱 tURIDj%#p
#fk)Y1 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 "of (,p
=c(_$|0 自由空间传输距离：10mm <{[AG3/Zj4
]^3_eHa^d VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 x
+q"%9.c
B(:Kw;r? 1) 脉冲传输 o%Vf#W
HvKue TQ 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 {,]BqFXv l#\z3"b
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： wTf0O@``6H 2) 复数场 _-o*3gmbQ
wf= #w}f 传输时间用 来表示 v@XQ)95]F
>tr_Ypfv,c 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 r{YyKSL1*K
&VY;Al 脉冲的载波频率为 9 x;/q 7
T!"<Kv]J 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： ojs&W]r0Z FT[oM<M\Xd 3) 时间傅里叶变换 p0qQ(
' uo `-Y 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 8MX/GF;F _a+0LTo". 类似的定义同样适用于复数场 }(a y(
AU^Wy|i5Q 4) 包络函数 [l- zU}u&v
6lT1X) VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： }E *d)n| 其对应的频域谱为： !Ya
+
>: W)9o 
JEdtj1v{O
;FMK>%Zq 1) 构建脉冲光源 pcur6: 8W! t<ftEJU"'w R:E6E@T PS:高斯脉冲光谱窗口 -fL|e/
C;dA?Es>R 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 4=o3 ZRV
iUS379wM} 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 n\,TW&3
2Mu-c:1 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 0a8nBo7A-X
;c p-jY_U STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) Pk8L- [&v
,=$yvZs4[] STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) :e+GtN?
<e/O"6='Z STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 5\R8>G~H
B|:{.U@ne STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 y^;qT_)#
;4 ?%k ) STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 :&?# ~NFH
)Bb :tz+ 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 ^z[s;:-
]3d&S5zU 
LTzf&TZbx5
)z/j5tnvm 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 _JR4
PKtx 
!c SD9q* PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 m G?a)P
6) 点击
，进行光程分析 {H])Fob zE<vFP-1v PS1：左图为相位vs频率图 nJ*NI)
+% U@ 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) ?ZDx9* f
(/ k, q 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 \R79^ PS1：时间偏移量为33.3656ps 5VG@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 {F@;45)o fi bR :8 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 A ]H+rx g
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 l\$C)q6O
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 6\::Ku4_2
PU -~7h+$ 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 ]nfS vPb
PS：电场振幅在时域中的分布 4?%0z) g
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 )s6tj lf8
P]6pPS PS:转换为真实的场 ~gBqkZ# y?
PS：将包络函数转换为真实场 KJ9~"v
11) 其它场测量工具 3J(STIxg
A) `M*(~ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 PY>j?otD j<l>+.,
U PS：在输出光场上划定线段 HH+rib'u
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 /OxF5 bN2
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 4
Qw; r
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 8u I^ B
OcSLRN?t )3G?5
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QQ：2987619807
