建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ujX \^c
0L"u U3 使用工具箱：基本工具箱 s/E9$*0
F/p1?1M 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 jL4"FTcE]3
wT;;B=u}G 自由空间传输距离：10mm F3Da-6T@
W0U|XX!& VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 em^2\*sxpA
s%> u[-9U 1) 脉冲传输 n
Zx^ej \
Ud>hDOJ3 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 j `3IizN2 I |>I V
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： ?&1%&?cg9 2) 复数场 jl]p e 7-
WwSyw?T 传输时间用 来表示 G~*R6x2g
436SIh 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 r`u 9MJ*
uSC I 脉冲的载波频率为 pAN$c "
ih:%U 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： 5=8_Le vl%Pg !l 3) 时间傅里叶变换 b_~KtMO
&w%%^ +n
| 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： 5KYR"-jY r H jR 4q 类似的定义同样适用于复数场 b%X}{/ n
RhjU ^,% 4) 包络函数 j=>WWlZ
`wLmGv+V 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： Uf[Gs/!NV 其对应的频域谱为： cetlr
L #IY6t 
j z&= 8
u`*$EP-% 1) 构建脉冲光源 )[t3-' wLQM]$O e7U9"pk PS:高斯脉冲光谱窗口 #:
,X^"w3
,(#n8|q4 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 AlgVsE%Va
xU 9^8,6 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 zjx'nK{eI
u/?;J1 z: STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) qRZLv7X*j
OPKmYzf@b STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) gBd~:ZUa
r3Ih]|FK# STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) GlXzH1wZ
FC8=
ru STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) rk?G[C)2c
f6HDfJmE STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 v{ U1B
y {Mh ?H STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 iJu$& u
~x +24/qT 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm @ j4~`~8
_~ 7cn 
p M@0>DVi
]p~,C*UH0 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 \3z ^ /F~ 
|fm"{$u PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 -Ar 3>d
6) 点击
，进行光程分析 "[ ]72PC z#| tl/aP9 PS1：左图为相位vs频率图 }EHmVPe
*W<g%j-a 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) ?Wp{tB9N0
p s?B;P 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ^ S`c-N PS1：时间偏移量为33.3656ps C[(Exe
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 v~HfA)#JK K<tkNWasQ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ,t>/_pI +=
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 FY]z *=
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 9Fxz9_ i
;;- I<TL 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 L~( `zO3f
PS：电场振幅在时域中的分布 .:s**UiDR
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 re} P
*gzX=*;x+? PS:转换为真实的场 %S4p kF R
PS：将包络函数转换为真实场 %7rWebd-
11) 其它场测量工具 b$ )XS
+Gvf5+ 5VR 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 e c`3Qw E>?T<!r~j PS：在输出光场上划定线段 N;\by<snN
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 C_Z[ul
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 8>K2[cPD
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 j^Z3
"^ cn9AG{ A5gdZZ'x
QQ：2987619807
