建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 gUGMoXSTI|
5LaF'>1yY 使用工具箱：基本工具箱
}o[N B
L5DeLF+ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 1EiSxf
R/EpfYOX 自由空间传输距离：10mm '"C& d ia
T0|hp7WM VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 uxx ( WS
z#HNJAQ#| 1) 脉冲传输 ,4mb05w;d
Kt3T~k 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 #u"$\[ G ,Jrm85 oG
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： JCjV, 2) 复数场 yU|=)p5
T3bYj|rh= 传输时间用 来表示 rczwxWK
dt5`UBvUg 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 ROi_k4Fj
+k;][VC[ O 脉冲的载波频率为 y/Ui6D
` |p8zV 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： C23Gp3_0/ *JA rR1J 3) 时间傅里叶变换 +?'a 2 pUS
^V0I!&7lx 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： O^Y@&S RrQ vyBx|TR 类似的定义同样适用于复数场 m^$KDrkD
\=c@ 4) 包络函数 >)t-Zh:n
9}T(m(WQVu VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： bQ`2ll*( 其对应的频域谱为： &SMM<^P.
Lvb'qZ6n 
/ _ Fi4wZ
a(_3271 1) 构建脉冲光源 D\Fu4Eg 9 Xe|*bT \SooIEl@ PS:高斯脉冲光谱窗口 jwp?eL!7
zP>=K 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 5Z>+NKQ
\7WZFh%: 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 N)EJP ~0
Ssd7]G+n: STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) UYH&x:WEd
{# N,&?[ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) Mk/ZEy q^
chu r(@Af
STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) #]2,1d J
" y-/ 9C STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) _#yd0 E
W]5sqtF;6 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 T,uJO<
)U+&XjK STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 7Ga'FT .F
}LwKi-G? 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm a/Cc.s
T^@P.zX 
m }\L i]
gmCB4MO 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 Ym
wb2]M 
:@,UPc -+ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 nXW]9zC"/
6) 点击
，进行光程分析 ?Lem|zo b/UjKNf@ PS1：左图为相位vs频率图 Lu[x oQ~I
txix
= PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) p W5PF)([
SXRND;-W8 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 84c[ Z PS1：时间偏移量为33.3656ps }/VSIS@Z
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 *}Gu'EU R ]y9>5 'U PS:在中心位置处测量光场随波长变化 9 =G
dj!L
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 u 4~( 0
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 r' J3\7N!u
Cgn@@P5ZC PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 e:(~=9}Li
PS：电场振幅在时域中的分布 @, SN8K0T
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 K@@Jt
vW03nt86 PS:转换为真实的场 <Q?_],ip
PS：将包络函数转换为真实场 Iq(;?_
11) 其它场测量工具 *Vp$#Rb
Nu6]R677Y 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 MJ~)CiKgN M5l*D'GE] PS：在输出光场上划定线段 vA #?\j2
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 &: Sb$+z
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 fc9gi4y9
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 z<s4-GJ)?
* TR ~ >| `*Jw[Bnh8
QQ：2987619807
