建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 :c.i Z
d6n6 =
[* 使用工具箱：基本工具箱 ]O \6.>H
p1D-Q7F 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 v
EX <9
EgO4:8$h 自由空间传输距离：10mm ~/.&Z`ls
m[7a~-3:J VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 p75w^
& =UzF 1) 脉冲传输 -^Lj ~O
LnL<W I*Pq 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 ,L^L uw'7 :V"}"{ (6
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： 9 Z* vp^3 2) 复数场 7oWv'
~Ch`A@=5 传输时间用 来表示 WU \):n
PNG'"7O 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 mB,7YZv
z/ i3 脉冲的载波频率为 Bk J cT
vB,N6~r> 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： b
9?w
_ (0][hdI~B 3) 时间傅里叶变换 [sad}@R7
(>jME 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： C +IXP {P]l{ W@li 类似的定义同样适用于复数场 $W2g2[+
s 2$R2, 4) 包络函数 ^NCH)zK]v
jy*wj7fj1 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： khIh<-s! 其对应的频域谱为： EmH{ G
+ ]__zm/^ 
*<UQ/)\
| 9 %>R* 1) 构建脉冲光源 %'>. R z!1j8o2 )O }x&@Q PS:高斯脉冲光谱窗口 kxdLJ_
;6]+/e7O 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 >S~ #E,Tg
9xSAWK r,l 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 !K hsx
KomF)KQ2r STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) , :#prT[P"
|e9}G,1 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) u'N'<(\k
0]WM:6 h STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) S`R
( _eD@
CSD8?k]2 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) lP@9%L
9]S }m[8k STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 p< 
8gx^e./
Gd'^vqo< 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 \ "f}Fx 
. "H5.' PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Mk^o*L{ H
6) 点击
，进行光程分析 fs`<x*}K #}A!Bk PS1：左图为相位vs频率图 L
~
@c&)K^v8 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) ah}aL7dgO
d$>1 2>> 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 OCX?U50am PS1：时间偏移量为33.3656ps ~fS#)X3 D
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 ))+R*k% .2u %;)S PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ebQYk$@
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 @@! R
Iq!
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 {wd.aUB
yyZjMnu D 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 m(&ZNZK
PS：电场振幅在时域中的分布 m>a6,#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 {E@@14]g
3L#KHTM PS:转换为真实的场 (I\aGGW
PS：将包络函数转换为真实场 'av
OQj]`K
11) 其它场测量工具 *WOA",gZ
o fN|%g / 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 (?~ F }u
v kR'!;}s PS：在输出光场上划定线段 dp+wwNe
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 8)sqj =
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 rs! J<CRq
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 [=XsI]B\
R{4O*i8# B9+oI c O
QQ：2987619807
