建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 151tXSzLT
cd ;NpN 使用工具箱：基本工具箱 TY;U2.Ud
H'RL62! 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 !rxp?V n -
N$?cX(|7 自由空间传输距离：10mm t qOi
x/
BX;5wKfA VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 z*~YLT&
MrE<vw@he 1) 脉冲传输 F>|9 52
V'Y{v 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 Ap Py]IdwX J."{<&
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： p}] q d4j 2) 复数场 71B3 a
.BTx&AqU 传输时间用 来表示 <l\N|+7R
U2*6}c< 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 +I|8Q|^SD
Ri :p8 脉冲的载波频率为 c|wCKn}`
MQcE6) 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： #G _/.h@ 2?i\@r@E| 3) 时间傅里叶变换 J;~|p h
||TtNH 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： 4 ".J/I5u #dJ 2Q_2 类似的定义同样适用于复数场 3
%(Y $8U
1czG55 | 4) 包络函数 z<C[ nR$N
>.dHt\ 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： ;?9A(q_Z 其对应的频域谱为： f==*"?6 \
oo'w-\2]p 
MUof=EJg>u
;R1B9-, 1) 构建脉冲光源 %= u/3b:o +80 2`eax QJ4AL3
^6 PS:高斯脉冲光谱窗口 ^E@@ YV
p?myuNd[ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 hjY0w
EnscDt f( 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 'XfgBJ F=
kJ8vKcc STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) NXgRNca
>iy^$bqF STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) Jirct,k
N^$9;CKP= STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) CM 9P"-
^tE_LL+ji| STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Qyj(L[K J
.)ST[G]WK STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 &telCg:
ZO7bSxAN- STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 R#0{Wg0O)
)Xno|$b5Eo 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 Pf8u/?/
:o\5K2]: 
N$'>XtO
vv h.@f 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 ^gm>!-Gx 
xKW"X
PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 } J;~P
9Y
6) 点击
，进行光程分析 ??I:H :`zV
[A:D PS1：左图为相位vs频率图 ;f(n.i
{bTeAfbf] PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) ,I39&;Iq
R92 R}=G! 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 G;2[ PS1：时间偏移量为33.3656ps %^')G+>i
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 Qtnv#9%Vi "UpOY PS:在中心位置处测量光场随波长变化 6h@+?{F.
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 P CsK( )
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 V Kf6|ae
@Z=wE3T@ PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 q L>v&Rd<
PS：电场振幅在时域中的分布 cKpQr7]ur
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 /#IH -2N
paYz[Xq PS:转换为真实的场 EP0a1 .C
PS：将包络函数转换为真实场 [)i N)$Mv
11) 其它场测量工具 @SQceQfB
Wbd_a R
( 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 &[)D]UL IdmD.k0pJ PS：在输出光场上划定线段 P,`=]Y*
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 :3gFHBFDj
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 U2=hSzY
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 i]@c.Q iFN
bQpoXs0w; 6>lW5U^yA\
QQ：2987619807
