建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 n9mM5H47
{ c6DT 使用工具箱：基本工具箱 WsK"^"Z
l>[QrRXiSN 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 [E. .VesrM
7><*
9iOW 自由空间传输距离：10mm &)fhlp5
jN5} 2 p* VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ;c \zgs~"T
k=d%.kg 1) 脉冲传输 eKU@> 5
+0JH"L5! 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@n?qB b'Piymx
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： Sx4UaV~" 2) 复数场 p8}5x 2F
jmA{rD W 传输时间用 来表示 1z $}*`
=4w^ )'/ 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 D,m&^P=%e
hD9' `SQ 脉冲的载波频率为 ?@,f[ U-
jP6oJcZ 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： 6LF^[b/u Ej {eq^n 3) 时间傅里叶变换 X=!n,=xI
S:B- nI 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 9< 0$mE^: A= YEY n 类似的定义同样适用于复数场 9DP75 ti
[> aoDJ 4) 包络函数 \Im \*A
-+S~1`0 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： [ (.T%kJ 其对应的频域谱为： ovBd%wJ 0
f >, Qhl 
0 o^ #Fmuz
- T>wi J 1) 构建脉冲光源 xZ{|D .of :#~ 5M.n'* PS:高斯脉冲光谱窗口 I !i#=
JEkIbf?=r 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 J 9KLO=
l4B O@ 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 piM11W}|/
pmpn^ZR STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) .WPR}v,.Z
] F) -}
STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) />j+7ts
\kJt@ [w% STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ,+5VeRyrV
x2IU PM STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) fylA 0{
2
DNzC7}e STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 :tS>D5dz(
`] dx% STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 OTjryJ ^
YPJx/@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 CR8r|+(8
~[/c'3+4qn 
Hn'2 'Vu
z o))x( 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 = &g}Y 
< }'B-k9 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 M[3 w EX^
6) 点击
，进行光程分析 Ch&]<#E>` 7(+ZfY~w" PS1：左图为相位vs频率图 N(/<qv
)Ai%wCzw* 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{y{
ydFhw}1> 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 dcTM02kEh PS1：时间偏移量为33.3656ps o0+BQ&A)s*
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 la{ :RlW W[Ew 6)1T PS:在中心位置处测量光场随波长变化 F^bQ -
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅
G #n)|p
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 {-]HYk
d"`>&8* 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 v.&*z48
PS：电场振幅在时域中的分布 >xMhA`l
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 | DS@90}
!!X9mI|2| PS:转换为真实的场 92ww[+RQ@
PS：将包络函数转换为真实场 3S|;yOl#X
11) 其它场测量工具 v2=!*
J9t? ]9.,: 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 yacGJz^f= ;Sl0kSu PS：在输出光场上划定线段 0ao Hv
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 *H<g9<Dn
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 f<:SdtG5
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 5va&N<U
~vZzKRVS ;mKU>F<V
QQ：2987619807
