建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 B| M@o^Tf
q @ wX= 使用工具箱：基本工具箱 gv(MX
;B#
Q]R E,ZZ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Y~#F\ v
`JGW8 _ 自由空间传输距离：10mm C58B(Ndo
Zz 'g&ew o VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ~xws5n}F
6O0aGJ,H 1) 脉冲传输 0r!F]Rm -^
PB BJ.!Pb 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 Yz EOfHL, j|p=JrCJ
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： *7L1SjZw 2) 复数场 ,&* BhUC
"kI lxf3 传输时间用 来表示 :ee vc7
Bw[#,_ 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 }%42Ty
;DKJ#tS}" 脉冲的载波频率为 )?LZg<<
;.R)
uCd{= 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： pm [i#V<v 8&qtF.i-6 3) 时间傅里叶变换 X V) ctF4
z 61F q 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： K;w]sN+I %`/ F> ` 类似的定义同样适用于复数场 aQ &K a
L[`8 :}M 4) 包络函数 cveQ6
-`K
1jPh0?BY 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：
q$K}Fm1C 其对应的频域谱为： 'coY`B; 8
iYlkc 
$}us+hGZ
[O]rf+NZ(5 1) 构建脉冲光源 :6o|6MC! l B#7j um( xZ6&m PS:高斯脉冲光谱窗口 l2Rnyb<;;
x>T+k8[n 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 }-9 c1&m
O+ [ s4] 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 PZ?kv 4
T Wfk r STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) %<U0
_E/ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) RfT)dS+rAh
p+7#`iICE STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) .4<lw
T?tZ?!6 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) {) Shc;Qh
z 8#{=e STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 Ip *8R]W
8cURYg6v STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 lW4 6S
e ]{=#
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 J(P'!#z^
OO,EUOh-T: 
-q&,7 'V
nu 2m5RYx 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 3|EAOoWnK 
9j5-/
PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 O&VA79 \UO
6) 点击
，进行光程分析 ;w._/ ' hdLQ\J PS1：左图为相位vs频率图 ]M~ 7L[
J Lg/fB3% 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) N0 mh g EA
-av=5hm 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 *V[I&dKq PS1：时间偏移量为33.3656ps O.-A)S@
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 ,)VAKrSg 8~BLTZ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 5Y@Hb!5D
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Deq@T {
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 wT-K g=-q
P5GV9 SA 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 6xN R
PS：电场振幅在时域中的分布 (aq-aum-I
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%Zur+n c
u EERNo& PS:转换为真实的场 %Z-xh< &
PS：将包络函数转换为真实场 6:Y2z!MLO
11) 其它场测量工具 j'lC]}kH
BQs\!~Ux 2 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 \c!e_ rZ en6; I[\ PS：在输出光场上划定线段 :u)Qs#'29
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 l j+p }dt
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 b~<:k\EE
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 D<WGau2H
H;ujB \+ "_= t1UE
QQ：2987619807
