建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 b<E+5;u
} 8&? 使用工具箱：基本工具箱 KMll8X
)~2~q7 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 4 ];<`
%
67D{^K"KT 自由空间传输距离：10mm [
@ASAhV^+
V7(-<})8 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 LTlbrB
Ouos f1 1) 脉冲传输 A!uO7".E
)&vuT
q'7' 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 wT>~7$=L{ Mfinh@K,
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： [~{'"-3L0 2) 复数场 ,+GS .]8<
5`\"UC7?% 传输时间用 来表示 =l ZtI6tZ
$eiW2 @ 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 LTW iC I
%n@ ^$&,&; 脉冲的载波频率为 w`I+ 4&/h
\N[2-;[3 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;e=v` >qS2ha 3) 时间傅里叶变换 x T1MW
Xf {ht%b 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： J;*2[o.N !S#K6: 类似的定义同样适用于复数场 g#l MT%
8DkZ @} 4) 包络函数 p\22_m_wd
*?rO@sQy] 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： tSVU,m 其对应的频域谱为： h@C P
?
J /NYV 
Go)}%[@w
F/u i(4 1) 构建脉冲光源 PwnfXsR nSp O TQ QB"+B]rV PS:高斯脉冲光谱窗口 U etI 4`
nhy:5eSK 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 uaqV)H
O`Y @U?^N 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' nzoRk
wGgeK,*_ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 0@wXE\s
.^8rO ,H[ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) tQE<'94A
%^l&:\ hy STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) HdRwDW@7=
-ND1+`yD STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) /^$n&gI
S;j"@'gz9 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 J\hqK*/8
qRL45 [ K STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 |]eWO#vs
kTA4!654 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm S2
MJb
=klfCFwP 
G^:?)WRG
)cU$I) 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 JC# 5CCz 
e_}tK1 XY PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 HV{W7)
6) 点击
，进行光程分析 q<[o 4qY R-tZC9
@ PS1：左图为相位vs频率图 z.;!Pj
(5 e4>p&+ 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) &aPR" X
=7F?'&LC 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 0|ekwTx. PS1：时间偏移量为33.3656ps j!"5, ~
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 vC UbbQz y?Pw6;e. PS:在中心位置处测量光场随波长变化 XB]>Z)
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 a,h]DkD
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 wli H3vA_
|CAMdU 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 e?p Q uF~
PS：电场振幅在时域中的分布 N]-skz<v
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 K5F;/ KR"
X6=o v m PS:转换为真实的场 thz[h5C?C
PS：将包络函数转换为真实场 %<`sDO6Q?
11) 其它场测量工具 !6hV|2aJy
rDGrq 9 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 na@Go@q v8zO Y#? PS：在输出光场上划定线段 Rm`P.;%
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 '7g]@Q7
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 h]/3 doP
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 _na/&J 6
(gIFu OGi> i Us_)1
QQ：2987619807
