建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 K?nQsT;3p
ihJ!]#Fbm 使用工具箱：基本工具箱 -^)<FY\
w&@zJ [ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 8BrC@L2E0
3@nIoN'z 自由空间传输距离：10mm !</U"P:L
Y<IuwS VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 g:O/~L0Xb
tPa ( H; 1) 脉冲传输 o|u4C { j
&zd@cr 1 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 ^W(ue]j }o a~ RY 8s
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： T
X iu/g( 2) 复数场 fW Pa1E@
q:nUn?zB 传输时间用 来表示 \!hd|j?&6
)Z/$;7 ]# 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 !rs }83w!
rb}fP
#j 脉冲的载波频率为 ^rs{1S
ZeY|J H1 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： E,F^!4 rJ$ *o5 [P\'6 3) 时间傅里叶变换 qRgFVX+vc
' 4 It>50b 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： ^62 z\Y >0[:uu,'> 类似的定义同样适用于复数场 TQ:h[6v
[m4M#Lg\0 4) 包络函数 r ;)31Tg
|Eh2#K0x4G 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： AOkG.u-k 其对应的频域谱为： !vSq?!y6*P
Q>$lf.) 
iITM BS`}
t*; KxQ+'? 1) 构建脉冲光源 }D+ b`, vz#-uw,O: *DvX|| `& PS:高斯脉冲光谱窗口 S,C c0)j>
o=#ym4hJ% 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 q6*i/"mN*
#?+[|RS| 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 K2e68GU
8(&6*- 7= STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) "+4Jmf9
WO{7/h</ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) :/%Y" 0
Kxa1F,dZ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths)
qo u\4YZ
"wcw`TsK STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ',!jYh}Uxk
gvc/Z <Y STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 d>mT+{3
mA$86 X_ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 l53Q"ajG
94et ]u%7 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm Nd"IW${Kg
T)%6"rPL3! 
TQKcPVlE
}:YL '$:5! 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 7]{t^* 
k H<C9z2= PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ^|zag
6) 点击
，进行光程分析 16]Ay&Kn! us ~cIGm PS1：左图为相位vs频率图 iLJ @oM;2
uYWgNNxdmo PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) h,B4Tg'
!hM`Oe`S 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 h~]e~u V PS1：时间偏移量为33.3656ps gE$Uv*Gj
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 @k)J
i!7 )+'=Zvgej= PS:在中心位置处测量光场随波长变化 GDC@s<[k
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 hu} vYA7ZH
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 9B;WjXSe
[zm@hxym 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 ?;htK_E\*
PS：电场振幅在时域中的分布 R4V X*qkB
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 sbX7VfAR`
IDJ2epW*; PS:转换为真实的场 Ipq0
1
+
PS：将包络函数转换为真实场 0{%@"Fb0O
11) 其它场测量工具 ,wM}h
%XeN_
V 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ]|PTZ1?j 9XtO#!+48 PS：在输出光场上划定线段 1\UU"
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 "_LqIW1
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 vdvnwzp!l
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 <XG]aYBR
) 9 2(C 0Fon`3(^\
QQ：2987619807
