建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 bt
j\v[D
MCYrsgg} 使用工具箱：基本工具箱 e dD(s5
y r;oq(&N 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 @ObsW!g
AMO{?:8Y; 自由空间传输距离：10mm H<FDi{
7x1jpQ - VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 fk",Y tS*
{=R=\Y?r& 1) 脉冲传输 .+M4P i
WnIh (
0 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 ].1R~7b cxmr|- ^
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： % l5J 2) 复数场 !A<?nz
Uv
(nV/-#* 传输时间用 来表示 8} S|iM
4z$ eT 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 khEHMvVH
a{)"KA P 脉冲的载波频率为 ^Nc\D7( l
12rr:(#%s 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： 3[ Z? `X I=lA7} 3) 时间傅里叶变换 OY@/18D<>
f:BW{Cij;y 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： lual'~ \GPW C}V\s 类似的定义同样适用于复数场 L;v#9^Fq
5SK.R;mn 4) 包络函数 IXC: Q
;, IGO7R 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： `Y'}\>.# 其对应的频域谱为： 5$9j&&R
p- Q1abl 
x EZvCwsb
vmk
c]DC 1) 构建脉冲光源 G2e m>W_n (s \Nm_j 3tgct <" PS:高斯脉冲光谱窗口 %3~jg
s 3t{freM 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 = [:ruE
\bfNki 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 /dtFB5Z"w
9v/1> rziE STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Aw >DZ2
^#_@Kq% th STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 8vchLl#
,@GI3bl STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) /y
NU0/
%"{SG p STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ! 5 ]/2
6LUB3;g7 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 M|e @N
T} U`?s `) STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 539[,jH
rw58bkh6 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm %/~Sq?f-9@
bY]aADv\ 
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z 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 9D-PmSnv 
])vM# f PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 z!?xz
6) 点击
，进行光程分析 [?_^Cy 5Vf#(r f PS1：左图为相位vs频率图 7!z0)Ai_>=
td{$ c6 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) v-g2k_ o|
_18) XR 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 o5A@U0c_ PS1：时间偏移量为33.3656ps ,uK
}$l
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 %n T!u!# uBH4E;[f PS:在中心位置处测量光场随波长变化 qK,rT*5=
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 $, F1E VJ
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 S0du, A~
-=@d2LY PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 8)/ d8@
PS：电场振幅在时域中的分布 g \&Z_
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 K#t T \
0.=dOz r PS:转换为真实的场 42~tdD
PS：将包络函数转换为真实场 o4\\q66K
11) 其它场测量工具 1F{c5
Qw}uB$S> 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ?s6v>#H% ^e1@o \] PS：在输出光场上划定线段 Rcc9Tx(zvQ
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 yxik`vmH
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 nD{o8 ;
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 Jx!#y A;
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QQ：2987619807
