建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 --.: eFE/
S 8h/AW6l 使用工具箱：基本工具箱 <;SMczR
xdp{y =,[ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 gwR ^Z{
,Ea.t s> 自由空间传输距离：10mm "YHe]R>3s
]?mWnEi!z VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 z`5+BL,|ND
GVn7#0x 1) 脉冲传输 nN/v7^^
op&, & 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 =4+UX*&i?. )!p=0&z@{
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： =F8uuYX%m 2) 复数场 uZ %b6+(
L=4?vs 传输时间用 来表示 "uqa~R{
kn`KU.J. 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 fy9{W @E3p
#j iQa" 脉冲的载波频率为 VLu_SXlo*
M)Tv (7 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： D-A#{e _ @+B
.<@V 3) 时间傅里叶变换 `H ^Nc\P#
r/:s2 oQ 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： J'^BxN& Vg6?a 类似的定义同样适用于复数场 8+v6%,K2
8p> %}LX/ 4) 包络函数 mkrvWZ jZX
fC]+C(*d 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： )Qb1$%r. 其对应的频域谱为： ,t61IU3"
R 5bt~U 
vy@;zrs
tNmH*"wR< 1) 构建脉冲光源 aW4 tJN%! #B)/d?aa' 76$19 PS:高斯脉冲光谱窗口 Y\sLwLLlG
G\Toi98d* 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 uSM4:!8
X
f!Bsp#\g 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 < 74q]C
z`>a,X STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) r"Pj ,}$A
2~ Gcoda STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ~e ,
g4 RkkoZ>) STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) C<6u} czA
bN <c5 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) |@Q (~[It
cJj0`@0f STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 Ai(M06P:h
jr" yIC_ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 7<|1 xOT
')Ozz<{ 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 (RWZ [-;)
N$p}rh#7{ 
NT= ?@uxD
m\"M`o
B 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 3f
eI 
D : 8-f3 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 :4]&R9J>o
6) 点击
，进行光程分析 7{8!IcR # H6b omp" PS1：左图为相位vs频率图 <u u1e@P
mZ ONxR6q$ 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) '[`.&-;
F@"X d9q? 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 TjgX ' j PS1：时间偏移量为33.3656ps z} )H$]: $
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 y !47!Dn j)'V _@ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 W(~G^Xu
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 vb{&T<
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 $J=9$.4"
HR.S.(t[_ 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 XMa(XOnX
PS：电场振幅在时域中的分布 D3 ;^!ln]D
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 < LzN/I aJ
=f.f%g6 PS:转换为真实的场 I;uZ/cZ|/
PS：将包络函数转换为真实场 rTDx|pvYx
11) 其它场测量工具 vyN =X]p
!i .`m-J* 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 9 n |H%AC W-7yi `5 PS：在输出光场上划定线段 N#Qby4w >
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 $ hg
W>e
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 x>&1;g2r
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 i*9eU*i|H
.7+_ubj&, %D gU
QQ：2987619807
