建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 :IU<A G6
<2oMk#Ng^ 使用工具箱：基本工具箱 @{U UB=}9
e|W;(@$< 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 -[J4nN &N
bHcBjk.\ 自由空间传输距离：10mm C:t?HLY)fG
ur E7ZKdI VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 dGj0;3FI%
+8W5amk.P| 1) 脉冲传输 QgKR= GR6
$9j>oUG 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 1JU j e oOc-1C
y
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下：
3Z`"k2k 2) 复数场 }A]e C
Tt9 cX}&& 传输时间用 来表示 K2e68GU
8(&6*- 7= 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 <7>1Z
82)
CJh,-w{wJ" 脉冲的载波频率为 0 'THL%lK
WUjRnzVM 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： pEz^z9 3UmkFK< 3) 时间傅里叶变换 #AP;GoIf"j
5 !S#}=f= 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： D 5oYcGc %~k>$(u6 类似的定义同样适用于复数场 JWaWOk(t=?
g \q4- 4) 包络函数 si)>:e
hr&&b3W3p 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： (]\p'%A) 其对应的频域谱为： A`JE(cIz3
>&:}L% 
,C"6@/:l
q]C_idK= 1) 构建脉冲光源 _&\'Va$ ^|zag xo?'L& % PS:高斯脉冲光谱窗口 +c!HXX
MRXw)NAw 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 2}XRqa.|
-
AgD 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 BfCM\ij
lw gwdB STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 9d^m 7}2
ykJ+LS{+ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) YmFg# e S
=H8FV09x} STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) :j .:t
M*qE)dZjS STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ~]RfOpq^w
64#Ri!RR} STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 m,t{D,
2
<9
^7r J STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 gm,AH85
~XP |dn} 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 !QvmzuK
.tGz, z} 
7g ]mrI@
=No#/_ 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 l1lYb;C 
<QFayZ$ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 T?f{.a)
6) 点击
，进行光程分析 Rc{ R^5B 2)}*'_E9 PS1：左图为相位vs频率图 OomC%9/=,
gJuK% 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) $z* "@
d>mZY66P 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 fap]`P~#L PS1：时间偏移量为33.3656ps e(a,nZF.
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 w0Nm.=I- B0gD4MX/ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 `:~Wu/Ogr
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅
PKntz7
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 6lg]5d2CD
_*?qOmf= PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 ;SjNZi)4d
PS：电场振幅在时域中的分布 csLbzDg
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 HBvyX`-
BF2U$-k4 PS:转换为真实的场 k ZF<~ U
PS：将包络函数转换为真实场 7] 1a3Jk
11) 其它场测量工具 t bR
F.aG7 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 1aIGC9xQ` YJHb\Cf. PS：在输出光场上划定线段 G%l')e)9Gq
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 +x`p WH]2
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 MG.c`t/w
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 c CDT27 @
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QQ：2987619807
