建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 <P ,~eX(r
'AGto'Yy; 使用工具箱：基本工具箱 [u@Jc ,
G2 ]H6G$M 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 J2q,7wI#
c5 q9 LQ/ 自由空间传输距离：10mm D BLk!~IF
~0$NJrUy VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 >F jR9B
(z7v l~D 1) 脉冲传输 7*Qk`*Ii
N- e $^pST 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 rD?L 68 2Z}"I 0
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： ~"pKe~h 2) 复数场 3K&4i'}V
spU)]4P& 传输时间用 来表示 ^L1L=c;,
AWjJ{#W>9 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 jdKO b
`.x$7!zLC 脉冲的载波频率为 1"8yLvtn
mS>xGtD&K 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： ]3ONFa AL/?,%F 3) 时间傅里叶变换 I{JU-J k|
eD$M<Eu 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_{T4xToB DU%w 1+u 类似的定义同样适用于复数场 4%WzIzRb
tqAd$:L 4) 包络函数 s?8<50s
hLJM%on VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： }(a+aH H 其对应的频域谱为： MRU7W4W-~/
r|4t aV& 
4tg<iH{
AV 8n( 1) 构建脉冲光源 tg^sCxz9] _X ~87 T0)4v-EO PS:高斯脉冲光谱窗口 fQrhsuCrC
'c\iK=fl 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 nEzf.[+9/
dd2[yKC` 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 _%'},Xd.z
u66XN^ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) k6`6Mjbc
TJE\A)|>g STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) [c_|ob]
b~dIk5>O STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) L@=3dp!\Cu
p=/m STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) A+@& "
s
{^yj STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 nRd) ++
jY NrD"n STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 No2b " G@
:Hxv6 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm BL@ :!t
:JlP[I
f#ri'&}c
:
O25lLNmO 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 vb9OonE2 
P%K4[c W~ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 w+1Gs
;
6) 点击
，进行光程分析 2Sm }On (8_\^jJ PS1：左图为相位vs频率图 "
R xP^l
TLehdZ>^ PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) UGK*G y
P2 Vg 4 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ybp -$e PS1：时间偏移量为33.3656ps E*i#?u
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 &/,|+U[ 9 @+5LZR PS:在中心位置处测量光场随波长变化 F;^F+H
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 o M Zq+>
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 FVh U^
2w F8 P) 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 uw lr9nB
PS：电场振幅在时域中的分布 $1ndKB8)`J
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 ON+J>$[[
>:lnt /N3 PS:转换为真实的场 a&vY!vx 3
PS：将包络函数转换为真实场 XrZ*1V
11) 其它场测量工具 H#ClIh?'b
kQ ]$ %Lk[ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 F-6c_! JU&+c6> PS：在输出光场上划定线段 tDUwy^j
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 K _&4D'
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 w3$
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 Agrk|wPK
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QQ：2987619807
