建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 fP<== DK
P>q~ocq< 使用工具箱：基本工具箱 r4u ,I<ZbH
IsT}T}p, t 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场
zr ez*
}'vQUG u8z 自由空间传输距离：10mm 9=}# .W3.
1;m?:|6K{ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 \#biwX
b6;MTz*k> 1) 脉冲传输 q>%.zc[x
%J6>Vc!ix= 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 &u9,| n]O9 9/8 +R%
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： PM@_ZJ 'x 2) 复数场 %d:cC:`
}qGd*k0F0 传输时间用 来表示 M%jR`qVFg.
O\q6T7bfRW 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 qCVb -f
]hlQU%& 脉冲的载波频率为 k3LHLJZ#
;]R5:LbXS 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： 7lYf+&JZ UH &1QV 3) 时间傅里叶变换 F'wG %
LTx,oa:ma 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： ~W"@[*6w k0FAI0~( 类似的定义同样适用于复数场 n2o)K;wW+
B{` K?e0 4) 包络函数 -m ,Y6
B !x6N" 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： wtL=^ 其对应的频域谱为： owa&HW/_
g9Dyn m5 
1e9~):C~W
~mHrgxQ- 1) 构建脉冲光源 q(46v`u wk ?i\vm w$]wd`N} PS:高斯脉冲光谱窗口 `)8S Ix
F1}d@^K
7d 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 i ig4JP 'h
ijcF[bm E 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 a$iDn_{
Qo]qs+ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) TrgKl2xfx
N3Q
.4?
z9 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) r^E (GmW
^!O !HMX0 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) o*~=NoR
tJ7tZ~Ak STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 7^!iGhI]r
qs8^qn0A STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 vEE\{1
mWP&N#vwh STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Q`O~ f<a
P=P' ]\`p+ 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 .|P
:n'
Rw63{b/ 
h`v T[u~l
SEWdhthP 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 s[7/w[& 
3C ;;z PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 9[ &q
C
6) 点击
，进行光程分析 g%)cyri EIpz-"S PS1：左图为相位vs频率图 _K!)0p
oOLj?
0t 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) 0=9$k
O"X7 DgbC 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 UsCaO<A PS1：时间偏移量为33.3656ps Hkf]=kPy*
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 e?o/H Lv)1
)'v0 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 6 !Mm")
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 k|jr+hmn":
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 NE &{_i!
Da)_O JYE 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 _Db&f} .`
PS：电场振幅在时域中的分布 L Xth-j=]
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 #oR @!?
,sg\K> H= PS:转换为真实的场 alsD TQ'
PS：将包络函数转换为真实场 Le/}xST@
11) 其它场测量工具 ?1LRR
;-x
=<K6gC27 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 } {&;\^i mwZ) PySm) PS：在输出光场上划定线段 h$6 ~3^g:P
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 s+=':Gcb(C
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 t4hc X[
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 /wP2Wnq$
}iU pBn E iZa,}A
QQ：2987619807
