建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 N`NW*~
l#rr--]; 使用工具箱：基本工具箱 jl,>0 MA
_TjRvILC 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 k1Sr7|
M6"a
w6 自由空间传输距离：10mm !'8jy_<9
:p.f zL6X VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 lcE U K
Q=F^Y f 1) 脉冲传输 f- ~]
.*nr3dY 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 "hLm wz|a UaM&/K9
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： |!uC [= 2) 复数场 |!*abc\`(`
R|R3Ob.e 传输时间用 来表示 $c7Utm s
>W^)1E,Qh 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 QUz_2rN^
uF<\|y rFt 脉冲的载波频率为 KBwY _
0oo*F 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： CzG/=#IU ?/^{sW'
| 3) 时间傅里叶变换 Q6=>*}Cm6m
Zr$D\(hX 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： F7U$ 7(I2G oZ!+._9 类似的定义同样适用于复数场 .MW/XnCYs4
JeU1r-i 4) 包络函数 'Ad |*~
i
z
dJ,8 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： R6 qC0@ * 其对应的频域谱为： 9DaoM OPEI
-ei+r# 
ANXN.V
uEDvdd#V. 1) 构建脉冲光源 .
/~# ?tf<AZ=+^L `&g1`vg PS:高斯脉冲光谱窗口 trM)&aQto
s -),Pv | 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 {#H'K*j{
Tizjh&*^ 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 <k 7q 9"\4
'T*h0xX STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) bXK$H=S Bz
8|-064i> STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) Y$N D
`d!~ )D STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) k~pb XA*u
4Q^i"jT STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 0j2M< W #
:hUt7/3c STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 JbW!V Y
psB9~EU&Q STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 sr`)l& t?
uU#e54^ 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 -0Q^k\X-
C Ua`# 
%y R~dt'
21.N+H' 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 7G9o%! D5 
T.iVY5^< PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 G,A;`:/
6) 点击
，进行光程分析 M;1B}x@ H"%SzU PS1：左图为相位vs频率图 ,v>| Ub,
~VaO,8&+L 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)
6 +x>g
VU(#5X%Pn 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 J5*( PxDF PS1：时间偏移量为33.3656ps eHH qm^1z
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 pQOT\- bD a OTrng PS:在中心位置处测量光场随波长变化 zqAp7:
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 $ Y_v X
2
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 e*jfxQ=qG
n%}Vd
`c 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 qjV hBu7A
PS：电场振幅在时域中的分布 &Un^
_M
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 S`Wau/7t
bAm ,gP PS:转换为真实的场 J-+p]xG
PS：将包络函数转换为真实场 3M<T}>
11) 其它场测量工具 AcxC$uh
O7GJg;>? 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 y|[YEY U) O5 ?3 nYHa PS：在输出光场上划定线段 %!QY :[
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 </7_T<He.
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 :h60
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'oG6s?
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QQ：2987619807
