建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 lqCn5|S]
-pGt ; 使用工具箱：基本工具箱 eo_T .q
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4g1 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 rlIEch^wZ
U?lu@5 ^Z 自由空间传输距离：10mm Wkk Nyg,
@!'H'GvA VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 B;~agr
uWInx6p 1) 脉冲传输 -d3y!| \>a
@Kr)$F 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 ` j<tI6[e =5 M>\vt]
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： L K~, 2) 复数场 OA=;9AcZ
7 f*_ 传输时间用 来表示 w;$ +7
,6S 8s 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 U.F65KaKF
y 4L9Cxvs 脉冲的载波频率为 *a% PA(%6
T!a[@,)_
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： _MEv*Q@o w$ { 3) 时间傅里叶变换 6v#G'M#r
R7{hoqI2 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： ) :@%xo F5 UVJ(iNK" 类似的定义同样适用于复数场 X8x>oV;8
lp U tNy 4) 包络函数 ~m?~eJK#a
e "6i >w! 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： mD) O\.uA 其对应的频域谱为： 5U jQLB
uP]o39b;V 
{ bn#:75r
;/T-rVND 1) 构建脉冲光源 :a@z53X@M vB*oI~< K:@=W1 PS:高斯脉冲光谱窗口 }2,#[m M
?|GxVOl 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 q*nz4QTOE
eBIR *TZ): 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 ~(/HgFLLu
,P@-DDJ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 3rg ^R "&
zpqNmxmF STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) kG$ 8E
c.Z4f 7 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) mm-UQ\h
3&fF Iab9 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) )6
<byO
CZR o{2!?U STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 WUS9zK
u/'s d t STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 b_Jq= Gk`
arKmc@"X 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 ~9{;V KgK
So.P @CCd 
=Fy8rTdk6r
~C7<a48x 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 \N , ' + 
7O{O')o! PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 .4FcZJvy
6) 点击
，进行光程分析 rE `}?d )2Ru!l# PS1：左图为相位vs频率图 &Z!K]OSY
u7P+^A97L_ 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) 'Sy *'&
65#:2,s 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Wo+CQH6( PS1：时间偏移量为33.3656ps >04>rn#},,
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 L 2.`1Aag RrdtU7i3 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 "Lq|66
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ;GFB@I@
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 =/JF-#n/MA
|EV\a[ 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 ~gWd63%8x
PS：电场振幅在时域中的分布 qJXsf M6
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 oX lxPN3 9
vd7N&c9 PS:转换为真实的场 L@n6N|[_
PS：将包络函数转换为真实场 9 me}&Fdr
11) 其它场测量工具 Iei7!KLW
zB6u -4^wT 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 wYO"znd m_! vIUOz PS：在输出光场上划定线段 k3>ur> aW
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 Ryba[Fz4Di
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ;[KriW
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 }pE~85h4M
w-H%B`/ c\)&yGE
QQ：2987619807
