建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 .XeZjoJ$ z
gk?H@b* 使用工具箱：基本工具箱 \zk>cQ
45[,LJaMd 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 n<FUaR>q}
AsuugcN* 自由空间传输距离：10mm tg 'g R
-!5l4 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 r|u R!=*|?
keD?#yY 1) 脉冲传输 <wFmfrx+v
B K I-Dh 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 #l-zY}& E'mT%@M OM
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： "x;FE<I 2) 复数场 bk=;=K
SQU@JKi; g 传输时间用 来表示 1uKIO{d @
Ho(}_Q& 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;xa}b{(i
A-L)2.M 脉冲的载波频率为 (gvnIoDl0
o2$A2L9P 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： iI'ib-d jjE u 3) 时间傅里叶变换 _PC<Td>nm
l'2vo=IQ 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： Df2$2VU jG& 8`*|* 类似的定义同样适用于复数场 aA>!p{/x
N|@ tP:j 4) 包络函数 T:K}mLSg
ume70ap}m VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： T.;U~< 其对应的频域谱为： "B"ql-K
v5?)J91 
Q
(gA:aQ
zd$iD i($ 1) 构建脉冲光源 `e7v Sp = 4|"<8' & jg>X+; PS:高斯脉冲光谱窗口 #^|2PFh5
OU]"uV<( 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 @J^
Oy 3z
qyy . &+ 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 mxJe\[I
\YF;/KwX$ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) wNFx1u^/)
5__B
M5| STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) Y! [ i=/
`)w=@9B)" STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ' < >Q20
)`W|J%w+ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) =)iAU/*N
E"/k"1@ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 3FO - 9H
/y UKUXi STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 pxyFM@Z](
Edcv>}PfE 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 w_QWTD 0
uz3 ?c6b 
v- !Spf
/a-s9< 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 $kR%G {j 4 
&!'R'{/?X PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 D= 5%lL
6) 点击
，进行光程分析 Y|/,*,u+ j#p3<V S4 PS1：左图为相位vs频率图 s{Y-Vdx
u-.nR}DM_ PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) ,CqGO %DY
dIQ3snG 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 awQB0ow'$P PS1：时间偏移量为33.3656ps *'{9(Oj
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`7~#Avhz 7}&vEc@w& PS:在中心位置处测量光场随波长变化 "1DlusmCCB
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ?A I`,*^
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ka_R|x G\
0Uk;&a0s 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 E( *CEW.V*
PS：电场振幅在时域中的分布 Q;m8 drU
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 ):L0{W{
3|URlz PS:转换为真实的场 zE}ry!{
PS：将包络函数转换为真实场 }^odUIj
11) 其它场测量工具 9r8bSV3`
6s! =de 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 A* ] sN8 ojIGfQV PS：在输出光场上划定线段 g+4x
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 >pq=5Ha&
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 .=Uu{F
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 oHu 7<r
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QQ：2987619807
