建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 YI@Fhr
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OYmi?y\ 使用工具箱：基本工具箱 s>%Pd7:
LFu%v7L` 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 r;gP}H ?
*b)Q5dw@1 自由空间传输距离：10mm IIz0m3';+
.C bGDZ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 |vILp/"9=W
KnzsHli,~k 1) 脉冲传输 Vrp[r *V@E
\ x+ 3f 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 uaw < ||e AE)
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： c` G&KCw)d 2) 复数场 jH *)%n5,\
s;1h-Oq ( 传输时间用 来表示 d,cN(
Ws Oi,oG@ 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 9|W V~
B0Xl+JIR# 脉冲的载波频率为 Wa'sZ#
{9 PR()_ 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： * fc-gAj
!#x= JX 3) 时间傅里叶变换 8 0B>L
:`Az/U[ 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： R,_d1^|*w w4:\N U 类似的定义同样适用于复数场 jC, FG'P
<4` eQ 4) 包络函数 *}! MOqP
eon!CE0 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： *"{& FEV 其对应的频域谱为： 39TT{>?`w
K_BPZ5 w 
W/+K9S25
'vIx#k4D1 1) 构建脉冲光源 }1H=wg>\ , |T7hTn= pwX C PS:高斯脉冲光谱窗口 z2yJ#
0$vj!-Mb^j 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 s8gU7pT49
'm M jjG9 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 (ywo
a
6][1 <}8 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 5g
;a c~g
Iy7pt~DJ, STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) MXvXVhCU
'r} fZ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) UlovXb
!?FK We STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) K
k[ `dR;
tj1JB % STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 Q(@IK&v
I9y.e++/ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 F[`ZqW
_^ t-9 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm z3 ?\:Yz
F}
DUEDND* 
b"j|Bb
9I Zu$- 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 ,/Cq
v 
xi'>m IT PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 )NW6?Pu"
6) 点击
，进行光程分析 +Ov2`O8? C 2F0tr| PS1：左图为相位vs频率图 5z/Er".P
m:CTPzAt 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) .p6+l!"
0Bolv_e 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 :14i?4F d PS1：时间偏移量为33.3656ps o|8`>!hF
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 tpf7_YP_!- P9Q2gVGAO{ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ^y_fRP~
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Qo0H
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ]F*3"y?)2
i76 Yo5 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 c+' =hR[
PS：电场振幅在时域中的分布 oR#:Nt X@
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 (M-ZQ
-
%Z]'!X PS:转换为真实的场
j2n,f7hl.
PS：将包络函数转换为真实场 b\55,La
11) 其它场测量工具 ,TC;{ $O5
Z@rN_WXx 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 l:(Rb-Wy {bNXedZ\ PS：在输出光场上划定线段 7,$z;Lr0S
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 !dcwq;Ea
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 zsl,,gk9Y
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 N=1JhjVk"
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T9]/H?
QQ：2987619807
