建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 EhL
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A{3Aw| ; 使用工具箱：基本工具箱 #}*w &y
/T1z z2l~ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 |:BKexjHL
PLD 6 Ug 自由空间传输距离：10mm #-*7< wN
$ N4%I4 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 03$-U0.;-
,WSK
' 1) 脉冲传输 Whp;wAz
~'> R K 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 S81Z\ =eK 4gbi?UAmX
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： q/w<>u 2) 复数场 hi O:VA
aV"K%#N 传输时间用 来表示 y"q7Gx*^j
`7_=2C 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 9 f$S4O5
> fHg1d2- 脉冲的载波频率为 l}o dW
jyQ Bx 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： g-lF{Z 7xz~%xC. 3) 时间傅里叶变换 1&N|k;#QS
$Lg% CY 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： D lz||== oz
$T. 类似的定义同样适用于复数场 Xb +)@Y4h
DE"KbA0 } 4) 包络函数 nn><
k"
cfI5KLG~# 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： E/ %S0 其对应的频域谱为： $T7hY$2Q l
ZK,}3b { 
~um+r],@@
!#cZ! 1) 构建脉冲光源 18JhC*in F%QZe*m[ SjgF&LD PS:高斯脉冲光谱窗口 rx`G* k{X
"j|}-a 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 Cr0
\7
Z- [nHSf 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 w6tb vhcmU
LL3RC6;e STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Kp,}7%hDw!
1o)Vzv STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) <jd S0YT
* ;A I0 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) e
iS~*@
xR +=F1y STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) "o#N6Qu71
PRm Z 3 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 !1<x@%
),`MAevp STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 3$f%{~3
.UNh\R?r 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 ~N+lI\K
EN@LB2 
g*8LdH 6mq
pGw|T~e% 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 pNpj, H*4 
_@D}2 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 lh`inAt)"
6) 点击
，进行光程分析 PZ 69aZ*Gs #$V`%2> PS1：左图为相位vs频率图 U|odm 58s
#|^7{TN
PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) 01I5,Dm
e2w$":6> 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ~h -G PS1：时间偏移量为33.3656ps :6LOb f\01
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 J)(H-xvV EK. L>3 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 j}8IT
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 :K{`0U&l5
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 DoWY*2E
9m 56oT'U{ 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 IBl}.o&]B#
PS：电场振幅在时域中的分布 ,
6\i
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 FVLXq0<Cj
:7Mo0,Bw, PS:转换为真实的场 g92M\5
x9
PS：将包络函数转换为真实场 xMg& >}5
11) 其它场测量工具 l1`Zp9I
9B Lz 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 4s* P5w_'/ ^8)&~q* PS：在输出光场上划定线段 o)n8,k&nm
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 4,f[D9|:
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 #Q 6wv/"Ub
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 M
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QQ：2987619807
