建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 tf>"fU\P
N@I=X-7nh| 使用工具箱：基本工具箱 +DYsBCVbag
]9}^}U1." 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 |0VZ1{=*
$AdBX}{ 自由空间传输距离：10mm d*LW32B@
]}9[ys VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 O&@CT] )8
m(^nG_eX 1) 脉冲传输 ?:i,%]zxC
UYhxgPGsj 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 FlT5R*m )<
p
~
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： ,#j'~-5 2) 复数场 5 i=C?W `'
}qBmt># 传输时间用 来表示 [6\b(kS+
o`Q.;1(Y' 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 aqv'c
j>
9<5S!?JL 脉冲的载波频率为 f8)fm2^09
_>4) q = 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： f7&9IW`7F^ #j)"#1IE2W 3) 时间傅里叶变换 D"&Sd@a{
)Cd.1X8 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 9u%(9Ae Yzw[.(jc} 类似的定义同样适用于复数场 ipS:)4QFxJ
+9B .}t# 4) 包络函数 cVDcda|PE
?H eUU VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： &"^U=f@v 其对应的频域谱为： _IWLC{%V
U|x#'jGo' 
=X7_!vSv
1o?uf,H7O 1) 构建脉冲光源 k `J|]99Wb 6i%X f i Y}
6 @ w PS:高斯脉冲光谱窗口 * NC@o*
"egpc*|] 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 \} _, g
%Rk DR 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 Nt/hF>"7
; RYIc0% STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) [Kaa {+,(
gj
I>tz} STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ;*0?C'h=
}
| STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) oXU b_/
U*?`tdXJ$ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 6"R'z#{OF
fElFyOo+ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 _PSO T5{
L$,yEMCe STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 [v`k qL~
l z-I[*bA 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 zE~Xx p
QQv%>=_` 
hw(\3h( )
-gUp/ #l1 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 ij; P5OA 
$tej~xZK PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 4]6-)RHFB
6) 点击
，进行光程分析 ck\W'Y*Q7 `evF?t11X PS1：左图为相位vs频率图 c94 =>p6
I&31jn_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) wE}Wh5
MzDosr3: 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 @w`wJ*I4, PS1：时间偏移量为33.3656ps 9Vo*AK'&U
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 SZ}=~yoD( eze%RjO} PS:在中心位置处测量光场随波长变化 DTSf[zP/
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ~]q>}/&YLo
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 [FLR&=.(
e~d=e3m Bp 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 i s~2{:
PS：电场振幅在时域中的分布 ncMz Hw
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 [: cvy[}v@
}pIn3B) PS:转换为真实的场 9g>)7Ne
PS：将包络函数转换为真实场 @bJIN]R
11) 其它场测量工具 ;lvcg)}l
&{UqGD#1& 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 =4l @A> hzR Kv6 PS：在输出光场上划定线段 ^\&FowpP
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 gu+zfvkcY
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 eLnS1w 2
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]RZd--c<
0Qq<h;8xEc kwL|gO1L
QQ：2987619807
