建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 A3<P li
q/aL8V<"z 使用工具箱：基本工具箱 & y 2GQJE
J~nJpUyP* 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ={wjeRp
r5X BcG( 2 自由空间传输距离：10mm +9=p*3cnp
7J)a "d^e VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 7,&3=R <
gFH;bZU 1) 脉冲传输 o PC IlH
#Fb0;H9` 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 )BM WC
k Z7k1fv:S^
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： >cU*D: 2) 复数场 cZ7F1H~
2#Q"@ 传输时间用 来表示 ;Wp`th!F
` Q!FMv6Y^ 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 }f0^9(
V< 9em7 脉冲的载波频率为 X/?h!Y}
joSr,'x 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： R4K eUn" k6 h^ 3) 时间傅里叶变换 B@~eBU,$
Y/Gswcz 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： /Va&k4 rg]A_(3Bb 类似的定义同样适用于复数场 85d7IB{28
d$G%F $BTs 4) 包络函数 L _CEY
[^"(%{H 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： z 2EI"'4\9 其对应的频域谱为： ?X5glDZ $
E&Zx]?~ 
k) 4lX|}Vm
p Z|nn 1) 构建脉冲光源 ]|\>O5eeu tg%WVy2 1(\I9L&J
PS:高斯脉冲光谱窗口 8Jly! =Qm5
HT;QepY3 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 xhoLQD
QIxJFr;> 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 ?@uK s4
'| Q*~Lh STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) `^4>^
C& #KdvN/r STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) eV NBhR}HS
#I@[^^Vw STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) :!it7vZ
B0?@ k STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) _ZE$\5>-
QH? 2v STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 zdQu%q
`[HoxCV3o STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 t2%bHIG}
/3: IE%o 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm ."@a1_F|
wQ/@+$> 
>C d&K9H
@42lp reT 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 'MM~ ~: 
4O,a`:d1$6 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 5~rY=0t
6) 点击
，进行光程分析 oDiv9 jm Spw=+z<<Ub PS1：左图为相位vs频率图 `uJ l<kHI
dCJR,},\f PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) /01 (9(
C(Gb 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 )k<~}wvQ0 PS1：时间偏移量为33.3656ps
Tee3U%Y
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 n7YWc5:CaL :usBeho PS:在中心位置处测量光场随波长变化 f(ec/0W
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 T%vbD*nt.
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 9'L 0Al~L
@T=HcUP) PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 g,]5&C T3v
PS：电场振幅在时域中的分布 gJfL$S'w
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 38S&7>0@|q
v7I *W/ PS:转换为真实的场 5v-;*
PS：将包络函数转换为真实场 BGYm]b\j[
11) 其它场测量工具 4Tw1gas.
745V!#3!M
线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 7^e}|l ;,hoX6D$ PS：在输出光场上划定线段 0 '2{[xF
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 e:D9;`C
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 > <[ .
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 `-`iS?
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QQ：2987619807
