建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 8a!2zwUBV
O &\< F T5 使用工具箱：基本工具箱 jhcuK:`L
{9:hg9;E* 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 A xR\ ned
P59 uALi 自由空间传输距离：10mm 4i96U vkZ
>!G5]?taa VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 /]l f>\x1
`NoCH[$!+ 1) 脉冲传输 x[a'(5PwY
'w `d$c/p 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 0, "ZV } jM;d>Gymx
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： OMxxI 6h 2) 复数场 ;>'SV~F
s3y }Yg 传输时间用 来表示 :!hk~#yvJ9
] d~MEa9Y| 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 kz|[*%10
Z_!9iA:X 脉冲的载波频率为 .1%i`+uZ
cG5$l B 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： X[Y #+z4 2O^32TdS 3) 时间傅里叶变换 3 dY6;/s
H|'$dO)W 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： L;kyAX@^ E'fX&[ 类似的定义同样适用于复数场 r6<ArX$Yl
8*"rZh}' 4) 包络函数 ir"* iL=
Z ^C!RSQ VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： 2GU hV*TN 其对应的频域谱为： MQhYJ01i
yW'BrTw
a#>t+.dd
@$ _rEdwi 1) 构建脉冲光源 t a2 z \y<+Fac1S 8HB?=a2Q<' PS:高斯脉冲光谱窗口 d9ZDpzx B
&<m
WA]cAL 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 v UJ sFR
)vxVg*.Ee 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 T`j
H74NU_ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ye9QTK6$,
{_+>"esc STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) _zAc 5rS
P2s^= J0@ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) K1CMLX]m
R?i-"JhW STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) <$Xn:B<H
us(sZG STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 t%ou1 &SO
wpJ^}+kF STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 IiQ Ws1
9$}+-Z 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm >7eu'
Q q6%53 
.f [\G*
B]CS2LEqh 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 % DHP 
; L MEU_ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 4{1c7g
6) 点击
，进行光程分析 +K @J*W 1 Vz+=ZK r5 PS1：左图为相位vs频率图 - #:Y+"'
EC:x ,i PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) R;N>#_9HU
j.e`ip 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 S<)RVm,!e PS1：时间偏移量为33.3656ps A_8`YN"Xk
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 (W{ rv6cq INeWi= 1 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 GNj/jU<o!
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 :$u{
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 9 ^=t@
Feinc Z!M 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 8O}A/*1FJ
PS：电场振幅在时域中的分布 \^^hG5f
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 P,LXZ
xw/h~:NT PS:转换为真实的场 O=9 V X
PS：将包络函数转换为真实场 B_6v'=7]
11) 其它场测量工具 Mf,Mcvs
} r\SP3 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 7m@^ =w }(hYG"5 PS：在输出光场上划定线段 [0%Gu 5_\
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 OQX{<pQ6
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 5O4&BxQ~}
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 FK/ro91L
OM#OPB
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QQ：2987619807
