建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 .p@N:)W6
-|_ir-j 使用工具箱：基本工具箱 WS 0JS'
}GZbo kWg. 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 \ 7 a4uc
r6.N4eW.L 自由空间传输距离：10mm dbF M,"^
<n0{7#PDqw VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 l I-p_K
4E3g ,%9u 1) 脉冲传输 {B V4h%P]:
-G`.y? 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 X"*^l_9-v O6c\KFBSJ
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： !`wW_W 2) 复数场 ]H[8Z|i""
zK5bO= 0j 传输时间用 来表示 +!O- kd
CEtR[Cu 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 AXW!]=?X
^%[F8\}XPJ 脉冲的载波频率为 AtHS@p
$kz!zjC' 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： e3(<8]`b[ F[E? A95W 3) 时间傅里叶变换 %xlpB75N4N
7_)|I?
=0d 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： lOerrP6f( = >LZm+P 类似的定义同样适用于复数场 '044V m;/
5P ke8K 4) 包络函数 |E^|X!+9
OyVm(%Z
VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： Sb"2I m > 其对应的频域谱为： ElR)Gd_ 8
\ TL82H@D 
2R ptxb_@
YoSQN/Z 1) 构建脉冲光源
WL-0( E(Gr0 #8 !$>G# +y PS:高斯脉冲光谱窗口 dY'Y5Th~
v33T @ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ]|LgVXEpx
T$ c+m\j6 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 ya zZw}};
wn84?$BGd STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) MSY N1
'Y)/~\FI STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) SIv[9G6
9dYOH)f STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) pqfT\Kb>
.@K#U52 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) e "_"vbk
<^sAY P| STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 *vs~SzF$
cYD1~J X. STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 %zQ2:iT5@=
~UW{)]_jox 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 q]l\`/R%u
+/_!P;I 
Gx|Dql
.-%oDuB5zF 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 a;yV#Y 
~,+[M- PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 |nfH-JytV
6) 点击
，进行光程分析 T-!|l7V~f >oB ? PS1：左图为相位vs频率图 I')x]edU
K1
6s)S' 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) '[xut1{
p+ 5#dbyr 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 "rf\' 9= PS1：时间偏移量为33.3656ps ur`}v|ZY
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 ?({P c F/ uk1v7# p PS:在中心位置处测量光场随波长变化
bsD'\
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 t2m ^
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 8L@UB6b\
}%
FDm@+ 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 uk`d,xF
PS：电场振幅在时域中的分布 *%z<P~}
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 EPR(i#xU
W[@"H1b VH PS:转换为真实的场 l6 yB_ M
PS：将包络函数转换为真实场 Z={UM/6w
11) 其它场测量工具 ]5aux
>.n
^O N-# 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 #wq;^)> xuw //F PS：在输出光场上划定线段 K[`4vsE
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 $@lq}FQ%
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 E5v|SFD
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 |% la
4Xa.r6T_N= 9Ba|J"?Y k
QQ：2987619807
