建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 > AD =31lq
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\*j 使用工具箱：基本工具箱 E|Bd>G
c $;\i 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场
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1uG=`k8'k 自由空间传输距离：10mm ateUpGM QU
5$l9@0D.\ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 p(3sgY1
6DS43AQs 1) 脉冲传输 V:K;] h*!
)jW(6 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 +Al>2 ~
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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： O?K./So& 2) 复数场 eVy2|n9rH
|:iEfi]j 传输时间用 来表示 = (U/CI
pD`/_-=^h 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 pV`$7^#X
Z-Wfcnk 脉冲的载波频率为 HR{s&ho
eO5ktEo J 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： vd~U@-C=R Jgx8-\ 8 3) 时间傅里叶变换 P 15:,9D
W04av_u 5 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： B#N7qoi 2/Nq' 类似的定义同样适用于复数场 VK
.^v<Yo
v +q<BYq 4) 包络函数 Y5TS>iEE]
L4974E?S VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： l)}t,!M6 其对应的频域谱为： W}gVIfe
^ " 6f\ 
~
l )t|'6
A!HK~yk~Q 1) 构建脉冲光源 ;<6 "JP>0 .P/xs4 -q2MrJ* PS:高斯脉冲光谱窗口 jn=ug42d
yjZ2 if 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 CyTFb$Z
WM< \e 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 nk08>veG
o <\6Rm STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ,?=KgG1i
fEiJ~&{& STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) pcpxe&S
HWtPLlNt STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) "P dvmur
0/A-#'> STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) & l^n4
D0%FELG05 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 {CP o<lz
# eEvF STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 @
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pI^=B- 7 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 GVp
&t[|%c*D& 
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pGk"3.ce 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 mVrK z 
( -2R{! A PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 24|<<Xn
6) 点击
，进行光程分析 ,?w!5N;iRO jEE_D +K PS1：左图为相位vs频率图 N[ Q#R~Hn<
Em9my2oE 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) A:xb! =
2
o}!&y?mp 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 >C^/,/%v PS1：时间偏移量为33.3656ps [; F{mN
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[lg ?g wz@/5c/u PS:在中心位置处测量光场随波长变化 G;9|%yvd8
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 yTj p-
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 e5qvyUJM
5:_~mlfi 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
~FNPD'`t
PS：电场振幅在时域中的分布 Jmy)J!ib*
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 Ctj8tK$D
Si[eAAd'
: PS:转换为真实的场 o @@_J@}#
PS：将包络函数转换为真实场 -g$O OJB6
11) 其它场测量工具 Yoe l es-
* S{\#s 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 8tC + lc y8D 8Y8B PS：在输出光场上划定线段 N q
U9/
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ZnQ27 FcW
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 q"l>`KCG`
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 M3PVixl i3
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QQ：2987619807
