建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Eh K5 <v}
usz H1@g' 使用工具箱：基本工具箱 <Q|(dFr`v
?VP07
dQTe 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 tG}cmK~%
>+ E
自由空间传输距离：10mm aK4ZH}XHE"
H6/C7 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 })^%>yLfc|
<Z58"dg.5 1) 脉冲传输 `(6g87h
2pn8PQfg) 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 Md(h-wYr cs6I
K6wo
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： G$_=rHt_% 2) 复数场 PS3%V_2
|JRaskd 传输时间用 来表示 ( V^C7ix:
&R~)/y0] 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 jZLD^@A P
4!^flKZQ 脉冲的载波频率为 /O/pAu>
nW7Ew <`Q 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： 3D*vNVI ]<B@g($
3) 时间傅里叶变换 Q\ k|pg?
q/l@J3p[qm 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： bX*c-r: s!Y` 1h{ 类似的定义同样适用于复数场 !3 j@gi2
m#kJ((~ 4) 包络函数 vh" > Z4
@h$4M t7N 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： l
S m7i 其对应的频域谱为： byB
ESyV!O
#HF;yAc 
u#s b r8Y
X!/o7< 1) 构建脉冲光源 g (:%E %\ef
Mhn C ^W9=OH PS:高斯脉冲光谱窗口 k),!%6\(
LtIw{* 3 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 E` aAPk_ y
vE=)qn= a 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 [sF
z ;Py]
}'. k STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ZlxJY%o eu
s)<^Y ASg STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) @ %}4R`S0
cm!|A)~ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ,j|9Bs
Pk 6l*+"r< STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) d5z?QI
*6b$l.Vs STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 `+>'18F
+_h1JE_}D STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Y
Cbt(nmr
0-!K@#$>= 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 Y::I_6[eV
P pF"n[j 
eGi[LJ)np
},@1i<Bb 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 &!E+l<.RF 
=5QP'Q t{O PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 sMhUVc4
6) 点击
，进行光程分析 8ezdU" 6)B6c. 5o PS1：左图为相位vs频率图 ^Cm9[ 1p
" \]N OA* 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) !L)~*!+Gf
lNw8eT~2 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 1aQR9zg% PS1：时间偏移量为33.3656ps | ]DJz
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 }#3'72 #'<s/7;~ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 wx,yx3c (
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 G?t <4MT v
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 }%;o#!<N(@
(6*CORE
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 \ $PB~-Z
PS：电场振幅在时域中的分布 +UGWTO\#ha
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 ?k*%r ;e>
E>}(r%B PS:转换为真实的场 :s}6 a23
PS：将包络函数转换为真实场 s$,gM,|cK
11) 其它场测量工具 \U F/_'=K
_ +vE(:T 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 jM'kY|<g; P!apAr PS：在输出光场上划定线段 R2 I
7d'|v
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 Hlr[x
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 nX|f?5 O
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 $z>L $,c>
5ZX P$. VT;Vm3\
QQ：2987619807
