建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 h&eu}aF
T'9I&h%\ 使用工具箱：基本工具箱 jR -`ee}y2
_E eH 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 '>[l1<d!G
7Iu^ l4=2 自由空间传输距离：10mm OjxaA[$
Qs2 E>C VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 SH> L3@Za
xW@y=l Cu 1) 脉冲传输 DSG tt/n
DDkH`R 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 `>CHE'_ 9"mO jL
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： 3`P PTG 2) 复数场 TWF6YAQ m
~l$u~:4Ob 传输时间用 来表示 bJc<FL< E
K_/8MLJQ 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 >|%dN
jf@Q
L[\m{gN 脉冲的载波频率为 ?sQOz[ig;
n% ; wQ^ 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： 3nb&Z_/e 9(?9yFbj5 3) 时间傅里叶变换 W7I.S5
]v=*WK 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： >ZMB }pt` +`pS 7d 类似的定义同样适用于复数场 WP)r5;Hv`
5W/!o&x~7 4) 包络函数 no Y~fq/U
Pw`26mB VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： y]|Hrx
其对应的频域谱为： e~tgd8a2a
-dXlGO D+C 
OO?d[7Wt0
N@D]Q&;+(T 1) 构建脉冲光源 Rh!B4oB4 DG&
({vy ~WH4D+ PS:高斯脉冲光谱窗口 hdky:2^3
-# 0(Jm ' 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 "YU<CO;4VV
yWI30hW 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 [?rK9I&
ML6Y_|6
| STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) kTQ.7mo/\'
P%?|V _ m STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ^%(HZ'$wC
p <b//^ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) G-`4 TQ
v&t~0jX, STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) o+UCu`7e
\Fd6Q_ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 IXE`MLc
4to)ff STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 >b2j j+8
l-;u*JA 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
%R-Oc
WZz8VF 
0 =N,y
= MQpYX 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 i?+ZrAx> 
ZL!,s# PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Z)
nB
6) 点击
，进行光程分析 P2HR4`c _5<d'fBd PS1：左图为相位vs频率图 l%vX$Kw
;bz|)[4/ 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) ZJL8"(/R
7Mx F?
I 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 > Z0F n PS1：时间偏移量为33.3656ps Y"Y%JJ.J
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 _=,\uIrk F"p7&e\W|l PS:在中心位置处测量光场随波长变化 )OjTn"
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 @Z0?1+k
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 JmMB=}
<
b0 2V#m;Z 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 2x PkQOj3
PS：电场振幅在时域中的分布 /j7e
q
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 X<:B"rPuK
isU7nlc! PS:转换为真实的场 -cDS+ * [
PS：将包络函数转换为真实场 z1dSZ0NoA
11) 其它场测量工具 36]p E<
!VLk|6mn 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 F4M )x` \"]KF8c^_ PS：在输出光场上划定线段 y]3`U
UvXD
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 \<e?
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 0. pZlv
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 qq
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u^ 6@!M %}.4c8
QQ：2987619807
