建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 .Wh6(LDY(
}kv) IJ 使用工具箱：基本工具箱 jUZ[`f;
{;;eOxOP| 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 s|KfC>#
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bdEw=r? 自由空间传输距离：10mm ?^ eJ:
n<+~ zQ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ju r1!rg%
myffYK, 1) 脉冲传输 "1\(ZKG8^Q
bL#sn_(m 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 (c
1u { (kdC1,E
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： ^Y#@$c 2) 复数场 @ >
cdHv
'% 3u%;" 传输时间用 来表示 y K=S!7p\
c-v*4b/d 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 EOofa6f&l
9k*^\@\\x 脉冲的载波频率为 ho(5r5SNE
es{cn=\ s 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： 8x` Kl( +q$xw}+PK 3) 时间傅里叶变换 77 *v-8c
k` {RX x 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： CuF%[9[cT #R5we3&p 类似的定义同样适用于复数场 4|I7:~
C8! 8u?k 4) 包络函数 b "`ru~]
5+J 64_ 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@l(xns V 其对应的频域谱为： fpI; `s
$(Z]TS$M& 
U#OWUZ
wE-Ji<1HJ 1) 构建脉冲光源 z +y;y&P F]/L! -ryDsq PS:高斯脉冲光谱窗口 myEGibhK
&Bj,.dD/a 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 w++B-_
pE$|2v 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 VyB\]EBu
-[i4 0
1 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ey'pm\Z
tn(?nQN3 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) T b5$
8<E!rn- STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) -lJx%9>
$]Q*E4(kV9 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) BG(R=,
7
e|2vb
GQ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 0Bbi QXU
vB&F_"/X2 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 .E?bH V
lGD%R' } 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm HPu/. oE
z v L>(R 
f}Ne8]U/Hc
"ZA$"^ 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 &KOG [tv 
%J/fg<W1 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 1kz9>;Ud6
6) 点击
，进行光程分析 X+?Il)Bv gQ[ ] PS1：左图为相位vs频率图 glOqft&>`
35]j;8N: 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) KZp,=[t
CrRQPgl+u 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 m<X#W W)N PS1：时间偏移量为33.3656ps -Fp!w "=T
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 zR3 lX}g Z>>gXh<e[ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Ti9:'I
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 `g4Ekp'Rp[
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 EyKkjEXx_
h=i A;B^> 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 R"9 oMaY
PS：电场振幅在时域中的分布 ,N) )=/
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 Kd ryl
1{\,5U& PS:转换为真实的场 Hm.&f2|(
PS：将包络函数转换为真实场 wM2)KM}$
11) 其它场测量工具 )DklOEO
.NNcc4+ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 hX'z]Am< n !CP_ PS：在输出光场上划定线段 /q*Qx )y+1
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 (:j+[3Ht
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 N$ qNe'b
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}ZBU5_
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QQ：2987619807
