建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 sdJ%S*)5G$
bVoU|`c 使用工具箱：基本工具箱 !K3})& w
9 Uha2 o 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 XXW]0{k:y
c,y|c`T 2 自由空间传输距离：10mm +T0 op4
ba uA}3 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 j8GY`f#
bMN@H\Ek 1) 脉冲传输 keLR1qf
{O^TurbTFA 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 .u1X+P7 ZFS7{:
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： B .$PhmCG 2) 复数场 }I]j& \
VF)uu[
f9 传输时间用 来表示 J["H[T*
.'|mY$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 9W!8g Cs
4YszVT-MU~ 脉冲的载波频率为 AR% hf
X8/Tl \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： wV\ %R,bZj _!n}P5 3) 时间傅里叶变换 #s"851e
*AZ?~ i^o 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： *q0`})IQ ''IoC j 类似的定义同样适用于复数场 s/
M7Zl
zZ%DtxUoU. 4) 包络函数 LVnHt}
s ]U4 B<q 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： FigR1/3o'6 其对应的频域谱为： ;U Yc
~e P 
nV}8M
!t Ee\K\e 1) 构建脉冲光源 WsR+Np@c ? ^ZXU0IkP [C1 LT2a PS:高斯脉冲光谱窗口 #EbGL])F}
mwh{ "FL( 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 f/}
wW:7y>z) 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 '0|o`qoLzA
Cq>6rn STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) *8 bK')W
z 8HsYf(! STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) V<8 K@/n@
xCWz\-; STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) hSB?@I4s<\
jd 1jG2=f STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Nt]qVwUm'Y
?
-3\ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 q$[n`w-
["y6b*;x STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 r}_lxr
$&hN*7Ts 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm [4*1}}gW%5
qI%&ay"/ 
a+`D'?z
jk*tL8?i 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 ^~$\ g] 
lCJ6U r ; PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 gbDX7r-
6) 点击
，进行光程分析 qP3q 3`*Kav>" PS1：左图为相位vs频率图 F ; 8*H 1
g #
S0V 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) }# 1/fok
n[,XU|2 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 1!1!PA9u PS1：时间偏移量为33.3656ps &]F3#^!^
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 #(KDjnP[ 9CJ(Z+;OM PS:在中心位置处测量光场随波长变化 l30Y8t~d
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 >oGiIYq
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ST1'\Eo
?A?F.n` 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 #Ex p51
PS：电场振幅在时域中的分布 kJ{+M] pW
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 uo2'"@[e
jq-l5}) h PS:转换为真实的场 e( ?]SU|
PS：将包络函数转换为真实场 NBYH;h P
11) 其它场测量工具 *$,:m
SmhG Z 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Dnw| %6Y 7B7&9<gc PS：在输出光场上划定线段 MHU74//fe
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 E{?au]y$J
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 q_V0+qH
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 O hVs #^
TP%+.#Fu _%/}>L>-`8
QQ：2987619807
