建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 P]n
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z2V !u\It 使用工具箱：基本工具箱 Ot?rsr
!ZRV\31% 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 x?3p 3[y
DxlX- 自由空间传输距离：10mm ]9' \<uR
E O5Vg VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 QU t!fF@t
y{&,YV&_h 1) 脉冲传输 o! 8X< o
X\;y;pmRH 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 b|N EU-oy <x/&Ml+
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： @9- qqU@ 2) 复数场 9g7T~|P
Dg@6o 传输时间用 来表示 /=N`P &R#
'Gk|&^ 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 7$ 'j a
@bZb#,n] 脉冲的载波频率为 jzQgD ed ]
"ggq7cJ}_ 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： b#sO1MXv S C# 3) 时间傅里叶变换 FQ5# v{
\?j(U8mB> 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： e*tOXXY1 v[m>;Ubg& 类似的定义同样适用于复数场 VD 4(
]?^mb n 4) 包络函数 ?g 3sv5\u
ZR1EtvVG 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： a a|xZ 其对应的频域谱为： \|M z'*
fIu/*PFPVY 
E:2Or~
n'SnqJ&} 1) 构建脉冲光源 s^cHR1^ {'/8{d S Y9ru~&/o$ PS:高斯脉冲光谱窗口 ?n}L+|
=vR>KE 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 |.YL 2\
;*8$BuD 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 j*GY YEY
S;Vj5 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) nk[ixVc
bFcI\Q{4 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ;X8eZQ
*cf#:5Nl STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) vV%w#ULxE~
[L:,A{rve STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) -{HA+ YL H
_T1|_9b STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 7a2 uNt,X
%
_ N-:.S STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 yovC~
[j) :2 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 _di[PU=Vh
\]zH M.E1 
$. Ih-
rAgb<D@,H 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 5 ~v({R. 
k/ > k&^? PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 3qP!
(*
6) 点击
，进行光程分析 ~OXPn9qPp s vN& ~@ l PS1：左图为相位vs频率图 up1kg>i%"
G#UO>i0jy PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) s_/ CJ6 s
q>t#5Z81 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 m)V %l0 PS1：时间偏移量为33.3656ps T)MKhK9\Ab
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 +Y-Gp4 " o!: PS:在中心位置处测量光场随波长变化 nwf(`=TC
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 X sED I?p2
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 A|7%j0T
N^v"n*M0| PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 #mFIZMTRd
PS：电场振幅在时域中的分布 fC &hi 6
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 ,XU<2jv]
R10R,*6> PS:转换为真实的场 ';Y0qitGB
PS：将包络函数转换为真实场 +xp) la.
11) 其它场测量工具 <m'W{n% Pp
;r y~x:7L7 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 /@ m]@ PKJ w%.- PS：在输出光场上划定线段 Cs))9'cD]
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 Z ):q 1:y
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 1aDx 6Mq
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 s+DOr$\
VX 0}x+LJ B 1je Ik,
QQ：2987619807
