建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 WU-.lg'c'
E K ks8 使用工具箱：基本工具箱 6 2&E]>A(i
clQN@1] M 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 n!mtMPH$
]|[, N> 自由空间传输距离：10mm |+//pGx
8D
e Rs# VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 vMJv.O>HW
oB8u[ ! 1) 脉冲传输 yG' 5u p
^B2>lx \n 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 t&( }`W e!*d(lHKos
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： +)Tt\Q%7 2) 复数场 m4(:H(Za
me@4lHBR 传输时间用 来表示 $Jo[&,
A?8 f 6 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 Px&*&^Gf[b
~a&s5E
{ 脉冲的载波频率为 92+LY]jS
cYyv
iR59# 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： 2SEfEkk jdV E/5 3) 时间傅里叶变换 U/&!F
a6"Pe07t 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： UOH2I+@V QkUq%}_0 类似的定义同样适用于复数场 <*0^X%Vf\
lN*O</L," 4) 包络函数 B<(v \=xZ
/>_Mz 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： Ko9"mHNB 其对应的频域谱为： #p}I 84Q
+[Nc ";Oy 
Am&/K\O
Xu $_%+46 1) 构建脉冲光源 j_c0oclSz Au,xIe!t -S\74hA PS:高斯脉冲光谱窗口 9cud CF
8? !=/Sc 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 XNkw9*IT
1\t}pGSOeh 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 w?]k $
Z5[TmVU STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) =qiX 0JT
}6b =2Z} STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) Rf2$k/lZ
YqwD vJWX STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ujsJ;\c
rld4uy}m STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ! 4 `any
(cJb/|?3 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 T )
T0.c
}
<; y, 4f STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 a}eM ny
QWG?^T
fi 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 V4'G%!NY
10x o<@l 
IBm&a^
!/O c )Yk 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 0Pw?@uV 
Qag@#!&n PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Q?rb(u(
6) 点击
，进行光程分析 A; Rr#q< [I:D\) $< PS1：左图为相位vs频率图 )TV4OT#
OLpE0gZ.|` 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) c!"&E\F
fwB+f` w` 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 h7mJXS)t| PS1：时间偏移量为33.3656ps m 5Gt8Z 6a
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 6(
TG/J vB( tpki| PS:在中心位置处测量光场随波长变化 +FiM?,G
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 4RYK9=NH
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 6+HpN"?e
H: q(T
>/w 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 Vh1{8'G Q
PS：电场振幅在时域中的分布 hKP!;R
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 `h+ia/
\9*wo9cV PS:转换为真实的场 !l1UpJp
PS：将包络函数转换为真实场 rxtp?|v9
11) 其它场测量工具 V E{[52
jeM % XI 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 b oAu 7A@GN A PS：在输出光场上划定线段 L/,#: J
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 :/'2@M
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 :X7"fX
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 DEEQ /B{
]H8 ,} Ia-`x/r*m
QQ：2987619807
