建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 'i|z>si[*
cM;& $IjCt 使用工具箱：基本工具箱 8*^Q#;^~99
H}QOoXWkg 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 `\: 9 2+
& Q[Y&vNn 自由空间传输距离：10mm {g *kr1JM
^MesP:[2 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Fss7xP'
r~uWr'}a} 1) 脉冲传输 b"y][5VE
dM(}1%2 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 }Z ws e%; Y, k Tk
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： mT8($KQ 2) 复数场 <[2 ]p\rj
zM^ux!T= 传输时间用 来表示 yD+)!q"
H1'`*
}V 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 eGS1% [
a(Bo.T<2@ 脉冲的载波频率为 0.-2FHc9L
2 fX-J 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： VrA9}"1x~* 9Kw4K#IqQ 3) 时间傅里叶变换 y8Bi5Ae,+1
Oc;0*v[I 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： fMn7E8. m?G}%u 类似的定义同样适用于复数场 9qe6hF/29
HPAd@5d( 4) 包络函数 =~% B}T
;6I{7[ 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： MC!K7ji 其对应的频域谱为： +! 6C^G
9KVeFl 
Yz0ruhEMk
x[3kCa|4A 1) 构建脉冲光源 q#-szZQ 9~D oF]TM 2+Z2`k]AC PS:高斯脉冲光谱窗口
yf!
AG2iLictv 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ,qak_bP
/_?E0 r 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 KE+y'j#C3
pO$`(+q[ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) SI3ek9|XU
lz tPexyXZ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) HHD4#XcU
P@:#NU[ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) W{l+_a{/9
;8;nY6Ie STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) W|3XD-v @
*A`hKx STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 -c!{';Zn
HH3WZ^0> STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 2i#wJ8vrF
O,ZvV3 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm 0O?B!Jr]RM
)'xTDi 
|]~tX zY
^ q @.yL 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 j|9;")
1 
X%xX3e' PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 {Q?AIp6u|
6) 点击
，进行光程分析 ,)XT;iGQe h{S';/=8 PS1：左图为相位vs频率图 T{bM/?g
]v@#3,BV PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) /yyed{q
_wKFT> 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 R>Fie5 ? PS1：时间偏移量为33.3656ps *@l NL=%R
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 w`,[w,t QP)-O*+AA PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ,IxAt&kN
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 s
d>&6 R^
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 49~ 5U+x;
R~CQ=KQ. PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 I)V2cOr XM
PS：电场振幅在时域中的分布 :#"gQ^YNp
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 ^Qrdh0j
xZjD(e' PS:转换为真实的场 0O+s 3#"?@
PS：将包络函数转换为真实场 Z&@X4X"q
11) 其它场测量工具 .GM &]Hb
:S0r)CNP 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 BQmg$N,F QS,IM >Nr PS：在输出光场上划定线段 v&i M/pJU
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 |[}YM %e
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ` # A&v
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 K5z *DYT
+,9I3Dq BbA>1#i5]
QQ：2987619807
