建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Tc3ih~LvG
Ag >>B9 使用工具箱：基本工具箱 )1Ma~8Y%r
Eo { 1y 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Nx 4DC
X[~f:E[1J 自由空间传输距离：10mm
krr-ZiK
>^T,U0T]) VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 `z$u w
Xw*%3' 1) 脉冲传输 E%k ]cZ
uF ]D 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 neB.Wu~WH Ql#W
/x,e
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： b#F k >j 2) 复数场 igRDt{}
^b"x| 8 传输时间用 来表示 do=x 9k@Q
{m+S{dW p 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 lrmt)BLoh
[]=FZ`4 脉冲的载波频率为 )WP ]{ W)r
%qNj{<& 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： NWQPOq# ,NaV
[ "9$ 3) 时间傅里叶变换 1%SJ1oY
w>z8c3Dq} 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： nj~$%vmA iJCY /*C} 类似的定义同样适用于复数场 (b`4&s Q<
Qe @A5# 4) 包络函数 fz<|+(_>J
>%n8W >^^4 VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： u:AfHZ 其对应的频域谱为： ?b*/ddIs
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L/p.@ 
,`%k'ecN
= A0"0D{\ 1) 构建脉冲光源 uGuc._}= :>tF_6
8(vC jL PS:高斯脉冲光谱窗口 3ZW/$KP/
] 689 Q%D 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 Ad}-I%Ie
`zElBD 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 {dy`
%It
]b0zkoD9< STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) g33<qYxP
O:`GL1{ve? STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ;S=62_ Un
; d, JN STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) */%$6s~
`G"|MM>P STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Xmf
v F.?] u STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 hb /8Q
3JlC/v#0 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 aJK-O"0/
WX%h4)z* 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 ; H7EB`
wq :b j=j 
rt5oRf:wY
[<e n1 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 _9 Dn \=g 
Ek"YM [ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 oJlN.Q#u&
6) 点击
，进行光程分析 ".~Mm F {Ior.(D>Y PS1：左图为相位vs频率图 !XgQJ7y_Z
U=haX x4N 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) k dK*MUB
8eOl@}bV 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 k1^ V ?O PS1：时间偏移量为33.3656ps >VRo|o<D
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 ]uB T & $Qn& jI38 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 96.IuwL*.s
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 _N>wzkJ
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 89*S? C1
#t"9TP 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 +}Kk2Kg8
PS：电场振幅在时域中的分布 v;)BVv
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 N f =C?`L
4ggVj*{v PS:转换为真实的场 ^z[_U}N\}
PS：将包络函数转换为真实场 ]sX7%3P
11) 其它场测量工具 H/cs_i
Q9` s_4 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Nhjle@J< &FL%H;Kfx PS：在输出光场上划定线段 &E.OyqGZV
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 B* 9
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 9|J8]m?x
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 1P5*wNF
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QQ：2987619807
