建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Hk_y/97OO
u.pxz8 使用工具箱：基本工具箱 et,GrL)l
>C WKH~ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 /NT[ETMk+
=bh*[ , - 自由空间传输距离：10mm ;Lw{XqT
( fD
;g9 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Thy=yz;p
,[p
T4G 1) 脉冲传输 ~ s Qjl]
? Q @kg 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 PeX1wK%f Oh.ZPG=
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： ){s*n=KIO 2) 复数场 qVjWV$j
;P &y,:<m: 传输时间用 来表示 $$i. O }
=6FUNvP#8 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|oT0y &
<HWS:'1 脉冲的载波频率为 S,fCV~Cio?
T &Xl'=/ 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： |XYEn7^r wCMQPt)VS 3) 时间傅里叶变换 "; [ iZ
K)7zKEp`cj 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： P47V:E% Bsf7mcXz7z 类似的定义同样适用于复数场 {P9J8@D
DVZdClAL 4) 包络函数 s 6*ilq1
{>3\ N0e5 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： ?[TfpAtQ` 其对应的频域谱为： e;bYaM4 UX
09KcKhFB 
h[KvhbD3
}/dRU${! 1) 构建脉冲光源 xVB;s .'! vg Ipj3u snM Z0W PS:高斯脉冲光谱窗口 )O+}T5c=
t9g fU 5? 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 [$(%dV6O
.%BT,$1K 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 # M, 7
. D,p@4 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 2'jOP" G
/gcEw !JS STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) yfQ5:X
5
*}R$ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) <Tw>|cFT
Kyt) 2p STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) KT|R F
Mi T}L STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 W+wA_s2&D
k- V ,~c STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ^VW
PdH/Fe
rVvR!"//yH 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 hDP/JN8y
bUV >^d 
U/ V
X5fmz%VK@ 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 |@?%Ct 
Sgim3):Z PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 +;BAV
6) 点击
，进行光程分析 rt3qdk5U .LV Qx PS1：左图为相位vs频率图 3P~o"a>
o56` 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) n8=5-7UT
T lAR.cV 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 |yyO q PS1：时间偏移量为33.3656ps ]Y6cwZOe
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 ] $ afC!Z k$ 5 s{ q PS:在中心位置处测量光场随波长变化 % :>3n8n
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 .Xm(D>>k
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 :(dHY
-aRU]kIf 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"+
PS：电场振幅在时域中的分布 .iCDXc{#
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 4p%A8%/q
"gd=J_Yw PS:转换为真实的场 @uo ~nF j,
PS：将包络函数转换为真实场 4p;aS$Q
11) 其它场测量工具 `k(yZtb
s?8<50s 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 4=uhh
&<zd.~N" PS：在输出光场上划定线段 $ VAx:Y|
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 !-s!f&_
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 T|&[7%F3"
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 f)]%.>
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QQ：2987619807
