建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 o'3t(dyyH
A|BvRZd 使用工具箱：基本工具箱 J jCzCA:K_
U~SOHfZ%( 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 su`] l"[,]
$?OuY*ZeY9 自由空间传输距离：10mm HHbkR2H1
R,hX *yVq VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ?D#]g[6
9's/~ T 1) 脉冲传输 Sdc;jK 9d!
4=H/-v'& 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 .&ynS -4JdK O
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： VY'#>k} } 2) 复数场 EiY i <Z_S
x@I@7Pvo3 传输时间用 来表示 \^wI9g~0
Ah_'.r1<P9 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 _|MY/SN4A
;6o p| 脉冲的载波频率为 ~>@Dn40
0;Y_@UVj 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： OC'cP[$ _ ku* |?uF 3) 时间傅里叶变换 lqOv_ q
P X](hc= 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： " [=Ee[/ cI3uH1;# 类似的定义同样适用于复数场 nTSGcMI
B @ ]( , 4) 包络函数 S:] w@$
l_LfV ON 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： #(@dN+ 其对应的频域谱为： RIUJ20PfYQ
(jk jj7a 
17G7r\iNYq
0Bn $C, - 1) 构建脉冲光源 f #414ja 0[0</"K%1m Z94D<X" PS:高斯脉冲光谱窗口 &l%#OI}OE
4qjY,QJ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 6^['g-\2
dL")E|\\k 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 Dw{C_e
Hu x#v>e STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 9Dd/ g7
_y `'T;~OY STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) |mrAvm}
0; OpT0 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths)
w IT`OT6Q
v}-'L#6 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) @ky5X V
k+-u 4W STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 XLFJ?$)Tro
1O9V Ej5 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 a +*|P
=Ze~6vS, 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 T:wd3^.CG
9n!3yZVSe 
VX&KG G.6
fCZbIt)Eh 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 Qd]-i3^0 
`
M"Zq PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 \I#2Mq?
6) 点击
，进行光程分析 )0PUK9 Tb}`]Y`X PS1：左图为相位vs频率图 I2|iqbX40Q
H@__%KBw 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) 4jis\W}%L3
y"!+Fus9 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 suPQlU>2sj PS1：时间偏移量为33.3656ps EEn}Gw
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 yBauK- 7*c SLz^Wg._ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 HnioB=fc
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ,/:#=TuYm
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 s qac>v
r6 ,5&`& 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 .'+ Tnu(5q
PS：电场振幅在时域中的分布 ) #Y*]
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 qN+ ngk,:
$}W=O:L+D PS:转换为真实的场 5x4JDaG2
PS：将包络函数转换为真实场 #12PO q
11) 其它场测量工具 +n^$4 f
Lc+wS@ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 $C(} 6/s#'#jh PS：在输出光场上划定线段 292e0cE
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 #= 7~.Y
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 $0D]d.w=
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 TS $ 2K
e][U ; ph%/;?wY
QQ：2987619807
