建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 4<s.|W`
c :R ?da 使用工具箱：基本工具箱 yPyu )
V+d_1]
l 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 74s{b]jN'-
Xtp8 ^4Va 自由空间传输距离：10mm FLZ9pb[T
>1y6DC VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 8*ZsR)!
^?z% f_r i 1) 脉冲传输 Cj5mM[:s
O5\r%&$xd 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 Iv`I JQH> w~'xZ?
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： `:/'")+@v 2) 复数场 18g_v"6o
_03?XUKV 传输时间用 来表示 :t?B)
%>_[b, 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 :1v,QEb\
|dRVSVN 脉冲的载波频率为 {C1crp>q
: qYp%Ub 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： Z\0Rw># 7Z-j'pq 3) 时间傅里叶变换 5>532X(0
-@To< <`n 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： qHtQ 4_Zn; J0G@]H 类似的定义同样适用于复数场 TS<d? :
VK}4 <u 4) 包络函数 gY}In+S
m 0HK1' 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： gLiJ&H 其对应的频域谱为： Dc9 uq 5l
A2
l?F 
tRjv -
{I#_0Q,i 1) 构建脉冲光源 ]TV_ p[L0B &|>@K#V8-; |OQ]F PS:高斯脉冲光谱窗口 U, <m% C"
T: }Q3 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 MlO OB
oqrx7 +0{ 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 >KKWhJ
ttP7-y STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) = ? sG~
)|gw5N4; STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ]lWqV
-H|
9 82= STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) IUMv{2C
W"{G gk ` STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Pk? $\
9#8vPjXW}. STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 p_$^keOL
F/Go q` STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 }1a}pm2p
/ViY:-8s 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 LF| 0lAr
4,RPidv%O 
#~0Nk6*u
F)3+IuY 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 ~Xi@#s~ 
emSq{A PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 h5 ?^MRZS
6) 点击
，进行光程分析
a~}q]o?j l4C {LZ PS1：左图为相位vs频率图 InP E_
.7iRV 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) H oI6(t
:!gNOR6Lh 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移
(s8b?Ol/ PS1：时间偏移量为33.3656ps T(|'.&a
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 \J LGw1F Q14zc0N PS:在中心位置处测量光场随波长变化 q4ROuE|d
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 .?}M(mL
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 +C~h(
EJ:O 1 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 hWQ:l]
PS：电场振幅在时域中的分布 {}$9
70y
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 #W\}v(Ke
qqDg2,Yb PS:转换为真实的场
c ILS
PS：将包络函数转换为真实场 =Rd`"]Mnfb
11) 其它场测量工具 <2U#U;
Xv1vq
-cM 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 xGs}hVlZiC J 8i;E 4R PS：在输出光场上划定线段 ^*.[b
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 NcA
`E_3
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 Emlj,c<?j
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 Ak[X`e T
x0 j5D Q)7 5?mn
QQ：2987619807
