建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 It8s#o q8
2|JtRE+ 使用工具箱：基本工具箱 ;t \C !A6
I.{%e;Reg 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 .2x`Fj;o1
&H:2TL! 自由空间传输距离：10mm Ry`Y +
u iR[V~ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 gT#hF]c:
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M 1) 脉冲传输 '"]QAj?N
|*JMCI@Mz 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 {(_> A\zi dw3H9(-lp
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： !BEl6h 2) 复数场 >"<<hjKJ
?vg|; Q 传输时间用 来表示 R:,
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li 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 M&5De{LS}
2T3 b6 脉冲的载波频率为 mu@IcIb>
pg/SYEvs V 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： Qt"i VY j
pl 3) 时间傅里叶变换 p{w :^l(
nrJW.F]S8[ 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： s/0~! 0 I0v4T jHH 类似的定义同样适用于复数场 4N_iHe5U
]<:qMLg 4) 包络函数 [=& tN)_
[f#7~ 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： p.x!dt\1kC 其对应的频域谱为： _)-y&
%^}|HG*i?? 
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/(?,S{] 1) 构建脉冲光源 ?.6fVSa lzK,VZ=mM *s (L!+ PS:高斯脉冲光谱窗口 i1DJ0xC]
3R`eddenF 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 LHHDD\X
P>qDQ1 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 /YD2F
BB3wG*q STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) V[avV*;3i
*7^w}v+. STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) }J(o!2.
5sguv^ ;C5 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) mE"},ksg
;Ff5ooL{ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) qTrb)95
-"/l)1ox, STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 G\/7V L
"cx#6Bo| STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 4<q'QU#l<
3mH(@ -OA 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 BOW R}n!g
>NAg*1 
SEsLJ?Dv0
#6F/:j; 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 xL} ~R7 
F9 2et<y. PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Q} kXxud
6) 点击
，进行光程分析 &v. Nj9{zi Gu5%P ou PS1：左图为相位vs频率图 T5? eb"
B'~CFj0W%= 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) ? b3({P
o 12w p 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 RinaGeim PS1：时间偏移量为33.3656ps
Vc?=cQ'c
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 %fB!XCW v>E3|w% PS:在中心位置处测量光场随波长变化 _l$X![@6=
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ]}s'`44J9e
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ]97`=,OUg
hWfC"0 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 wH0Ks5
PS：电场振幅在时域中的分布 {p)=#Jd`.P
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 Fv2U@n6'v
,R5z`O PS:转换为真实的场 P=PVOt@
b
PS：将包络函数转换为真实场 RAi]9` *7
11) 其它场测量工具 boWaH}?0'
XpoEZ|0 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 &N\4/'wV j6r.HYX! PS：在输出光场上划定线段 Fa^I 1fk
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 _~a5;[~
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 hH*/[ |z
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 jgd^{!
r E<Ou" H*V Z&{\7
QQ：2987619807
