建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 b)M- q{
<QC7HR 使用工具箱：基本工具箱 A?$-Uqb"
!3\$XK]5ZT 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 vLBu E
KUK.;gG*Z 自由空间传输距离：10mm 4:^MSgra
t;/uRN*. VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 0
f$96sl
K =E+QvS G 1) 脉冲传输 +a%D+
d:>'c=y 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 BFhEDkk `#wEa'v6
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： 'o4`GkNh) 2) 复数场 w!v^6[ !
kFY2VPP~ 传输时间用 来表示 ^su Q7#g
= :zPT;K 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 g5"I{ol5T~
[CfZE 脉冲的载波频率为 eThFRU3 F
&B NlMF 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： p Zlt4 _ `O",Ff 3) 时间傅里叶变换 b 9"t%R9/Q
nw, .I [ 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： 0l& '` BD;T>M 类似的定义同样适用于复数场 C2 2h*QM*
TC44*BH q 4) 包络函数 F?"Gln~;
0Zp5y@ V8 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： nTGZ2C)c<' 其对应的频域谱为： {.p ;V
],[<^= | 
MRK=\qjD
8~t 8^eBg
1) 构建脉冲光源 H eO& p@ n7G`b' 3c7i8b $ PS:高斯脉冲光谱窗口 Ejr'Yzl3_
Lu:*nJ%1[ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 wB' !@>db
%4F\#" A 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 [tJn! cMs
OFmHj] I7= STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) vnVT0)Lel
7&wxnxSk^ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) q5hE S
,!alNNY STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) }CMGK{
vu.?@k@ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) U ^
, !
dlCiqY: } STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 8#tuB8>
^b`-zFL 7 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 r-L& ee
oqysfLJ 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 lF.kAEC
kZ)}tA7j 
?PTXgIC
,ayJgA D 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 M |h B[ 
7B\N P`l PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 !9YCuHj!p
6) 点击
，进行光程分析 &0y` Gt %,z;W-#gnY PS1：左图为相位vs频率图 P(2OTfGGx
~$C<^?"b PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) ]Q0bL
1 hFh F^ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 BY [7`@ PS1：时间偏移量为33.3656ps bE mN
tp^
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 dR< d7 EirZ}fDJzB PS:在中心位置处测量光场随波长变化 EK[J!~
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 [xrsa!$
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 &g5PPQ18
4@Db $PHs 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 Jq(;BJ90R
PS：电场振幅在时域中的分布 3imsIBr
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 #X %!7tU6
/FC
HF#yK PS:转换为真实的场 [a!A K kj
PS：将包络函数转换为真实场 3<M yb
11) 其它场测量工具 Zr2T^p5u
!vJ$$o6# 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 |?{V-L z_R^C% 0k PS：在输出光场上划定线段 [pm IQ228
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 u=W[ S)w
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 l=l$9H,
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 ,lv G5B\0
b-#{O=B 8UgogNR\
QQ：2987619807
