建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 s\)0 f_I
%yj z@ 使用工具箱：基本工具箱 g H+s)6
m zh8<w?ns 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 )O xsasn)M
=i4%KF9 x 自由空间传输距离：10mm ,eI2#6w|C
cN#c25S> VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 3tO=
>9Yo:b:f 1) 脉冲传输 ^ZxT0oaL
[9wuaw"~[Z 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 Y ]xFe > xppl6v(
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： <sALA~p|0 2) 复数场 \iBEyr]
I`$"6 Xy 传输时间用 来表示 *{t]fds
lUL6L 4m 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 W E-cq1)
N(6Q`zs 脉冲的载波频率为 q X"Pg
3 #8bG( 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： | ODi[~y /IO<TF(X 3) 时间傅里叶变换 I@$ cw3
b"DV8fdX 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： 4Bn
<L&@/ ]^ e4c oC 类似的定义同样适用于复数场 >@Nn_d
0eGz|J*7 4) 包络函数 AHo 4%
5
YB `;<+sY 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： ?~%Go 其对应的频域谱为： _ Q**4
(~6D`g`B 
TrYt(F{t
O`;e^PhN 1) 构建脉冲光源 wWI1%#__|o U_&v|2o#3 IO@T i(, PS:高斯脉冲光谱窗口 m0 }1P]dc
~7G@S&<PK( 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 Z\\'0yuY(
!_No\ O 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 "f
Ni3 <x]
I+!?~]AUuq STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 1ti9FQ
Knjg`f STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) !,(6uO%
-p-<mC@<&S STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) "PK`Ca@`v
[X \<C '< STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) o^\L41x3
$`wo8A|) STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 4Odf6v,*@
x1O]@Z{d\ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Zv" q A
.H33C@ 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm e8Y ;~OAj[
3G.-JLhs 
z m&?G
A7hWAq 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 hmG^l4B.T 
ol7^T PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 6p}dl>T_y
6) 点击
，进行光程分析 4# fgUlV skeXsls PS1：左图为相位vs频率图 Jg2*$gL;_
mC,: .d 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) 6a%dq "5 +
kWKAtv5@w 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 m35 $4 PS1：时间偏移量为33.3656ps fJdTVs@
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 |/M^q{h&7s ~snYf7 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ,Q ZNH?Cp/
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 a^>e| Eq|
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 C}D\^(nLu.
AnD#k ] PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 |{j\7G*5
PS：电场振幅在时域中的分布 +ak<yV1=
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 ]T<\d-!CZN
7A6: * PS:转换为真实的场 O~bJ<O =?
PS：将包络函数转换为真实场 +W} dO#
11) 其它场测量工具 C
U 8s*
ebTwU]Nb 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 d+iV19 #i 7&>==|gt PS：在输出光场上划定线段 F=9-po
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 -NL=^O$G
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ys DGF@wZC
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 pLtAusx
)"sJaHx< Y2&hf6BE
QQ：2987619807
