建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 l?"^2in .
(M|DNDM'd 使用工具箱：基本工具箱 >n /0od9
h-"q <eY" 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ':}9>B3 S
q bSI98r w 自由空间传输距离：10mm {hN\=_6*EW
/"="y'Wx VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Wn 6m$ =
uSYI
X 1) 脉冲传输 H (K!{k
*YH!L{y 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 8J&9}@y x1`w{5;C 2
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： q&[G^9 2) 复数场 2k=|p@V n~
1H.;r(c 传输时间用 来表示 [ <d ~b*/
y`$q cEw 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 {q$U\y%Rq
Q)4[zSt R# 脉冲的载波频率为 #t Uhul/O
:RIqA/ 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： " LDNkw' .<%q9Jy# 3) 时间傅里叶变换 jTqJ (M}L
X}
V]3 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： FZU1WBNL%t :(OV{ u 类似的定义同样适用于复数场 GGwwdB\x'
6(?@B^S>2 4) 包络函数 E`HA0/
Am3j:|>* 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： o$->|k 其对应的频域谱为： XFs7kT Y
u m]N]cCD` 
4MDVR/Z7
ER-Xd9R 1) 构建脉冲光源 'bZw-t!M@ LjGLi>kI~ &<#1G
u_ PS:高斯脉冲光谱窗口 jJYCGK$=
YH%U$eS#g 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 PDc4ok`)
Z>w@3$\z 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 aVV E 2:M
?5Z-w STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Bk.`G)t
| 9 *$6Y STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) dUn ]aS
7 v3%dCvf STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) d_:tiHw$
Smy J@.L" STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram)
`m_f i
N{RHbSa(
STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 v{lDEF@2^N
*2pE39 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 "/^kFsvp
t':*~b{V@7 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 26_PFHQu4
26zif 
\(f82kv
DVs$3RL 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 hI<$lEB 
r!>=G% PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 A1zV5-E/
6) 点击
，进行光程分析 6xh -m q _;# EV PS1：左图为相位vs频率图 m`XaY J
[)[?FG9
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) )d
{8Cu6
I[ZWOi\-
; 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 | ~D~ #Nz PS1：时间偏移量为33.3656ps n
n8N 9w
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 hA~5,K0b ~fgS"F^7n PS:在中心位置处测量光场随波长变化 u*Y!=IT
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 G
i n
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 OnW,R3eg
+(q
r {G? 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 /KJWo0zo
PS：电场振幅在时域中的分布 giddM 2'
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 ).C>>1ZC
rPW 9lG PS:转换为真实的场 q* J-ii
PS：将包络函数转换为真实场 79lG~BGE
11) 其它场测量工具 <l9qhqHv&
'aZAWY d 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Ce3
{K=[Fu= PS：在输出光场上划定线段 pHDPj,lu
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ?= Z0N&}[
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 7XIG ne%v
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 \l;H !y [
O
>&,h^ #Bn7C c
QQ：2987619807
