建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 &oMWs]0
$%q=tn'EX 使用工具箱：基本工具箱 !b7"K|
=qc+sMo 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 xI1{Wo*2C}
y/y~<-|<@ 自由空间传输距离：10mm J C%&d1
/ZD 6pF VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 "5Y6.$Cuf!
ghWWJx9 1) 脉冲传输 Qw:!Rw,x
>xabn*Kq 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 r":anR( ; +:uz=~m o`
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： A
$gn{ c 2) 复数场 8k95IJR1
!}z'"l4i 传输时间用 来表示 ' {UKO7
\$ipnQv 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 S@qR~_>a
gr*CN< 脉冲的载波频率为 K\rQ b
A$3Rbn}" 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： 6ki2/ Q N"G aQ 3) 时间傅里叶变换 .Zczya
I Gcq*mR= 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： \O;2^ }a| | @unr 类似的定义同样适用于复数场 <;S$4tux
]~I+d/k
d 4) 包络函数 ve
y sW(z
g w([08 VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： \"oZ\_ 其对应的频域谱为： ^sD
M>OHp
4MzQH-U >/ 
? +L,
)X jn: 1) 构建脉冲光源 [|OII!" t` "m@ 3$nK
PS:高斯脉冲光谱窗口 @|SeabN^-
mkn1LzE|F 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 Z 5>~l
4u 6 FvN 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 Sl G v
A/>Q 5) STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) N s +g9+<A
ki9&AFs2X STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) &/? Ct!_
z6 iKIw
$ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) F'Y ad
c4Zpt%:}h STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) $V(]z`b&
Cy]=Y STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 J cR|{9ghT
jW\:+Taq STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ~\_VWXXvIW
.J)TIc__|A 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm E$)| Kv^
G;l7,1;MU: 
Af;Pl|Zh[
@.e X8~3 = 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 R+M =)Z 
f+^6.% PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 2!^=G=H/
6) 点击
，进行光程分析 i)o;,~ee !CGX \cvW PS1：左图为相位vs频率图 );gY8UL^
W[8Kia-OD 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) r%PWv0z_c
xm{]|~^JG 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 2tq2 PS1：时间偏移量为33.3656ps I\. |\^
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 fg ^25g'_ Tc6cBe, PS:在中心位置处测量光场随波长变化 LTWkHy x
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 _uQ]I^ 'D
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 Ga7E}y %
}%_|k^t 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 _!03;zrO
PS：电场振幅在时域中的分布 P}@AH02
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 AByl1)r|
V.GM$ PS:转换为真实的场 TpKAdrY
PS：将包络函数转换为真实场 F^yW3|Sb
11) 其它场测量工具 =_dM@ j
( C!p2f 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 QtW9!p7( u&:N`f PS：在输出光场上划定线段 3oC I1>k
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 *
65/gG8>
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 v"G1vSx)BT
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 pDR~SxBXr
9{u8fDm! 2)f_L|o,m
QQ：2987619807
