建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 )pH+ibR
={ )85N 使用工具箱：基本工具箱 ^PTf8o
;"Kgg:K>W 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 0cq@lT 6
93HVx# 自由空间传输距离：10mm =Z
0I)$!1~O) VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 W5
F\e[Ax5
z#GZb 1) 脉冲传输 eo0-aH s
. ,^WCyvq 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 1IA1; ^m w]u"5\
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： dT|f<E/P 2) 复数场 AU$~Ap*rsa
TlS? S+ 传输时间用 来表示 tk%f_"}
P C_! 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 F3}MM
dX
B`B =bn+4 脉冲的载波频率为 z%YNZ ^d
/l*v *tl 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： eWcq f/4?" ep"[; $Eb 3) 时间傅里叶变换 <
'5~p$
]nhh|q9r{ 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： N `|A @f-X/q]P 类似的定义同样适用于复数场 ST*h{:u&A
N-M.O:p 4) 包络函数 hpAdoy[
a;HAuy`M x 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： t )zd'[ 其对应的频域谱为： xol %\$|
%e E^Y<@g 
9 (N
OUv<a `0 1) 构建脉冲光源 o&?c,FwN :\OSHs<M z'q~%1t PS:高斯脉冲光谱窗口 VsQ|t/|#
H#TkIFo] 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 /t0L%jJZ
aOz Io- 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 QH/p y
S<i$0p8J; STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Rd#R}yA
=_dM@ j STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) "I.6/ 9
c{MoeIG)v@ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) C ? z S}ob
E3uu vQ#| STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) l 00i2w
\=ML*Gi* STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 t? GH
V3V
y]j.PT`Cw STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 O?e9wI=H
jrib"Bh3, 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 _?c.m*)A
L`+[mX&2B 
}_D .Hy5
V:n0 BlZ,B 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 - r\jI O_ 
PI ri|ZS PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 V?{d<Ng~J
6) 点击
，进行光程分析 -b-a2 1,m> J>Ar(p PS1：左图为相位vs频率图 AFAg3/
$J7V]c*-b PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) ,!:c6F+
C]L)nCOBX 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 r[L.TX3Ah= PS1：时间偏移量为33.3656ps ;+ hh|NiQ
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 ~apt, hl [3Q0KCZ0( PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ,->ihxf
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 c^r8<KlI9
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 )d3
09O
:5k* kx#y PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 6<&A}pp
PS：电场振幅在时域中的分布 uMcI'=
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 N^;lp<{6?
!1$x4 qxS PS:转换为真实的场 1 w>[
PS：将包络函数转换为真实场 4$Ai!a
11) 其它场测量工具 i 8s v,P
' @!&{N 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 cC*WZ] 8SjCU+V PS：在输出光场上划定线段 S@,/$L
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 w~]2c{\Qz
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 L=<xTbY
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 /$; Z ~^P
}i+C)VUX QV[&2&&^<<
QQ：2987619807
