建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 HPp Kti7g
uKh),@JV 使用工具箱：基本工具箱 br <,?
PR~ho&! 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 G[6V=G
6{}]QvR 自由空间传输距离：10mm ;04doub
" 9 h]P^ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 rjQ V;kX>
?bQ~ +M\ 1) 脉冲传输 vgHMVzxj
{ DBgW }, 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 WU{G_Fqaz O h~J yrZy
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： I 8`@Srw8 2) 复数场 #=5/ D@
>I 8 R[@ 传输时间用 来表示 D>~z{H%\
v l2!2 X 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 )fpZrpLXE
L $l'wz 脉冲的载波频率为 %Ox*?l _
}Hrm/Ni 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： -O\!IXG^ _%; $y5]v 3) 时间傅里叶变换 L=VJl[DL
;->(hFJt 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： 7
\!t/< $=TFTSO 类似的定义同样适用于复数场 G TNN4
Obrv5 %'
4) 包络函数 l^%Ez?-:s
:U0z; 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： W7S`+Pq 其对应的频域谱为： <E|i3\[p
V W I{ wC 
gsq lWfa
|(*ReQ?= 1) 构建脉冲光源 G 2+A`\] \d2Ku10v[ :xm, Ok PS:高斯脉冲光谱窗口 TPt<(-}W
)Pakb!0H@t 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 vp 1IYW
`! kO yh:X 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 w
[D9Q=
fDN iU" STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) c-z
,}`
p}.L ]Y STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) vXAO#'4tm%
H? Z5ex STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) Nj5Mc>_
E;*#fD~@ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) `6)GjZh^
\ty{KAc & STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 uwXquOw
7$b!-I+ a2 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 *R m>bLI
(y[+s?;WyB 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 <xKer<D
%
casva; 
WolkW:(Cg
KaNi'=nW 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 /X~l%Xm 
s3>,%8O6 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 zt/b S/
6) 点击
，进行光程分析 0/S|h"-L 5 >S #ew PS1：左图为相位vs频率图 SMY,bU'a
Aw~
=U! 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) o|YY,G=C
ig5
d-A 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 c>#T\AEkF PS1：时间偏移量为33.3656ps y3 {'s>O6
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 [nZf4KN dQT A^m PS:在中心位置处测量光场随波长变化 {VtmQU? cJ
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 kU{+@MA;
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 Mrysy)x
|T\`wcP`q 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 OJ^kESrm8
PS：电场振幅在时域中的分布 y.(Yh1
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
V` 7
\ {` `r PS:转换为真实的场 'APtY;x^{
PS：将包络函数转换为真实场 Fk=Sx<TX
11) 其它场测量工具 `2-6Qv
a9]F.Jm 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 .< 7M4Z U l8G R PS：在输出光场上划定线段 v|fA)W w
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 nX~Qt%
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 E-gI'qG\(
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 hE US&`K
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QQ：2987619807
