建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 0;5qo~1
of_Om$ 使用工具箱：基本工具箱 30cb+)h(
AhV V 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ;|vn;s/
]D >\Z(b 自由空间传输距离：10mm 0$R}_Ok
F @!9 rl' VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Xj 6 ?,J
AbMf8$$3SH 1) 脉冲传输 ti ic>j\D
!5zj+N 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 v00w
GOpW x]"N :t
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： l5Q-M{w0x 2) 复数场 a [BIY&/Q
3r2e_?m 传输时间用 来表示 ?&XpwJw:~
r[&/* ~xL 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 V*+Z=Y'
]#O~lq 脉冲的载波频率为 KupQtT<
mk`#\=GE 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： $gcC}tX Q$S|L C 3) 时间傅里叶变换 eBl B0P
m@`
NN 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： -H](2} u`Zj~ t 类似的定义同样适用于复数场 $@Z rGT
tc<HA7vpt~ 4) 包络函数 = (as{,j
k
3 oR: 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： li)shp) 其对应的频域谱为： :8Ql (I
F J
V!B& 
R|t.J oP 9
X2C&q$8 1) 构建脉冲光源 @O&; %IZMY 2)R*d 05[k@f$n PS:高斯脉冲光谱窗口 qa ) Qf,`
gY!#=?/S 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 a L0,=g%
Ub*O*nre 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 W"H*Ad(V
$r/tVu2!W STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) :)Z.!
5| bc*iqU STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 6n Hyd<o
drf?7%v STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 5>"X?U }He
Hyz:i) 2 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) {);<2]o| 6
;{K/W.R STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 >_LZD4v! <
ZuVucP>>_d STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 DH{ ^9HK
t8upS
u| 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm D eM/B5qw
w4\ g]\ 
T!Eyq, ]
~jn~M_}K 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 dhmZ3 ~cW> 
`_5{:
9N$ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 e?)i c\K
6) 点击
，进行光程分析 ^+'\
u;\ L<M H: PS1：左图为相位vs频率图 |$a!Zx94^
q, XRb PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) jxNnrIA
*B1%- 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 7c
aV-8: PS1：时间偏移量为33.3656ps z ,q1TU 9
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 Ij9ezNZT= GYK&QYi, PS:在中心位置处测量光场随波长变化 )xj!7:n)
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 SdQ"S-H
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ,f?+QV\T.
LyA}Nd]pyq PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 /D&7 \3}
PS：电场振幅在时域中的分布 55#s/`gd)^
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 Z@{e\ sZ)
`c%{M4bF\ PS:转换为真实的场 &'d3Yt
PS：将包络函数转换为真实场 kKEs >a
11) 其它场测量工具 bAZ x*qE=
nN$aZSb` 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 < k?jt f?|cQ[#t!\ PS：在输出光场上划定线段 QC^ #ns&
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 X|Z2"*;b`
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ) 7}f .
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 1^_V 8dm)
=9 y&j-F o/5loV3 h
QQ：2987619807
