建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 :!Ci#[g
xP\s^]e 使用工具箱：基本工具箱 `:&RB4Z
:Wbp|:N0 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 "M/c0`>C!i
"L.k
m 自由空间传输距离：10mm C@a I*+@-"
|X@s {? VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 lJ3VMYVrUP
`,A OxJ:$ 1) 脉冲传输 z}-CU GS
_|e&zr 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 O
_9r-Zt^ _i >_S n1"
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(uw?u 2) 复数场 )j2 #5`?"j
h; q&B9 传输时间用 来表示 ZV{C9S &
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 ^p(aZj 3k
((gI OTV 脉冲的载波频率为 .6MG# N
4 }C
\N 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： Z"c-Ly{vEj =|J*9z; 3) 时间傅里叶变换 q:kGJ xfaW
k2Cq 9kQ q 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： ;?q(8^A ?Tc| 3U 类似的定义同样适用于复数场 4-
QlIIf
J4eU6W+ { 4) 包络函数 0d2RB^"i
OcUj_Zd 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： E^J &?- 其对应的频域谱为： -aBhN~
y )K Iz 
o|>=< l
$-/-%= 1) 构建脉冲光源 ]]y >d! qt.4dTd:_ y9mV6.r PS:高斯脉冲光谱窗口 XR",.3LD
X.{xH D&_ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 W?SAa7+
ac\aH#J_nC 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 ;|K
}
Ak3 ^en STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) G\tN(%.f
a;dWM(;Kw STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) .WSn Y 71
W/A@q o" STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) (~Bm\ Jn
lZ5-lf 4 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) +o3n%( ^~
E
1`g8Hk' STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ,Gy,bcv{
F ep@VkN STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 K"[jrvZ=
+s_a{iMVP 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm I!Dx)>E&
K?M~x&Q 
XR8`,qH>
EO(l?Fgw]$ 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 +)h# !/ 
c\[ &IlM PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 {{gd}g
6) 点击
，进行光程分析 %@(+`CCA #k<l 5x` PS1：左图为相位vs频率图 o1 27? ^
RF8, qz 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) }JOz,SQHP
/(||9\; 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 c='W{47 PS1：时间偏移量为33.3656ps $Vp&7OC]
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 .z$UNB(! M i:N-Q)<Q*) PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Z
OAg7
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 A"D G n
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 *fd:(dN|
fFC9:9< 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 T__@hfT
PS：电场振幅在时域中的分布 wmK;0 )|H
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 zZ9Ei-Q
Gyy4)dP PS:转换为真实的场 r_ m |?U
%
PS：将包络函数转换为真实场 r.@UH -2c
11) 其它场测量工具 ,]qc#KDq-1
ZJ)>gV 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ?N+pWdi 'M?pg$ta_V PS：在输出光场上划定线段 {a>JQW5=
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 }|-8- ;
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ZQR)k:k7
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 Pvv7|AV
\p\p~FVS <b4}
B
QQ：2987619807
