建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 N(({ 2'Rr
PRf\6 使用工具箱：基本工具箱 MgK(gL/&[
7zk m 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 {*]= qSz
Ad N= y8T 自由空间传输距离：10mm D<L{Z[
{Z~VO VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 \?mU$,v oI
()IgSj?, 1) 脉冲传输 VTX'f 2\
Y<$"] @w 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 H&K)q5~ 1MzB?[ gx
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： w YxFjXm 2) 复数场 ' w$we6f
Z_ *ZUN?B 传输时间用 来表示 * jNu?$
ne~# { q 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 h^,YYoA $
"@<g'T0 脉冲的载波频率为 5>k~yaju/
Z.Y8 z#[xg 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： w\Eve: GISI8W^ 3) 时间傅里叶变换 ewlc ^`
BO cEL%+ 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： Y?SJQhN6W '
xq5tRg> 类似的定义同样适用于复数场 M(f*hOG{Y
Fl(ZKpSZU 4) 包络函数 eMMiSO!3
|8?{JKsg 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： HOI`F3#XI 其对应的频域谱为： w9?wy#YI
-kS5mR 
Iz=E8R g
{y %O_-C'r 1) 构建脉冲光源 +[nYu)p uP dufHd .TU15AAc PS:高斯脉冲光谱窗口 \A"a> e
0
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s{7k 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 p+1B6 j
?fwr:aP~ 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 <^$b1 <@
{.'g!{SHp STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave)
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)i,"
xo3)ds X STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 3gXUfv2ID
E )SOcM) STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ;Awzm )Q
,
Vr6
STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 5 w%9b
`l@t3/ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 4y)1*V U:
m#(x D~V STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 BU .G~0
)CU(~s|s 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm _ e^V\O>
n m$G4Q 
hRiGW_t
(bXp1*0 ; 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 ?["ZEa 
-Euy5Y PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 +1A<kJ
6) 点击
，进行光程分析 B9 {DO g7ROA8xu PS1：左图为相位vs频率图 hj[g2S%X
L 3Iz]D3s 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) ~~
w4854
b?^<';,5 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 =sJHnWL[ PS1：时间偏移量为33.3656ps :"^ $ 7
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 g9Ll>d)tE3 {RO=4ba{J PS:在中心位置处测量光场随波长变化 jV 8><5C
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 u -<s@^YG
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 r#}%sof
m/h0J03'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 :H 7 "W<
PS：电场振幅在时域中的分布 Sy~Mh]{E
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 =ye}IpC*M
D~,R @7 PS:转换为真实的场 ld6@&34
PS：将包络函数转换为真实场 #,pLVt<
11) 其它场测量工具 su SIz 7:
[J#(k`@ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 _u!G 6 |0
VP^md PS：在输出光场上划定线段 YEj U3^@
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 kDQX P p
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 _69\#YvCG
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 cPYQ<Y=
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QQ：2987619807
