建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 qCVb -f
QX?moW6U W 使用工具箱：基本工具箱 \|vo@E
F +5
5p8 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场
= <A0;
%*q^i}5)E 自由空间传输距离：10mm ~W"@[*6w
Z!q$d /1 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 j<WsFVS
u=PLjrB~} 1) 脉冲传输 Q-iBK *-w
c;KMox/ 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 Wt5pK[JV gr!!pp;
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： g9Dyn m5 2) 复数场 1e9~):C~W
(3K,f4S@ 传输时间用 来表示 ~mHrgxQ-
q(46v`u 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 wk ?i\vm
|d\1xTBLp 脉冲的载波频率为 A]%*ye"NT
wKcuI c$ 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： lRS'M,/ VeEa17g & 3) 时间傅里叶变换 lP4s"8E`h
c8zok `\P_ 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： 25 U+L Dm?:j9o]g 类似的定义同样适用于复数场 m1K4_a)^[
Z>/
*q2 4) 包络函数 _iA oNT!
a&kt!%p: 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： O<AGAD 其对应的频域谱为： `S3)uV]I
xqDz*V/mD 
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LY7j
av'[k< 1) 构建脉冲光源 -:!Wds ~USyN'5lU7 ^IvQ dVB PS:高斯脉冲光谱窗口 W}k/>V_
1JOoIC jB 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ! u: ;Ew
`PLax@]2 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 SEWdhthP
O#{`Fj` STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 6xr%xk2E
9[ &q
C STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) Oku7&L1
WS@"8+re; STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) |rgPHRX^Hn
N3)n** STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) EZp >Cf7
fG8^ |: STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 oOLj?
0t
t3v_o4`& STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 q&:%/?)x
,t*H: * 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\9#"=+
d&ff1(j( 
pI _:3D
xe
&- My[t 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 +T,0,^ * 
D deKZ)8 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口
b`GKGqb J
6) 点击
，进行光程分析 &:}WfY!hX ssH[\i PS1：左图为相位vs频率图 4T~wnTH0Xg
s=K? -O 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) tHM0]Gb}
_Db&f} .` 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 5CfD/}{:#I PS1：时间偏移量为33.3656ps L Xth-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 w xa MdA fL-$wK<p< PS:在中心位置处测量光场随波长变化 +KTHZpp!c2
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 rzvKvGd#N
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 _1YC9}
\IqCC h 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 wI WO?w2
PS：电场振幅在时域中的分布 iM V=R2t 2
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 ?1LRR
;-x
00r7trZW^ PS:转换为真实的场 e)XnS '
PS：将包络函数转换为真实场 ?jvuTS 2
11) 其它场测量工具 ;R@D
[;~"ctf { 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 E>r7A5Uo m|O B_[9 PS：在输出光场上划定线段 .Ep&O#
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 -I;\9r+
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ]8'PLsS9<w
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 j^hLn >
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QQ：2987619807
