建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 w$R ro)?}7
[xGf,;Z 使用工具箱：基本工具箱 <?@NRFTe
Wh.?j>vB 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 oIduxbA p
fc
|GArL#} 自由空间传输距离：10mm yI"6Da6|y
0`[wpZ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 zlEX+=3
#':fkIYe' 1) 脉冲传输 [_} J F}6
+Nt2
+Y:O 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 m+Rv+_R tQBRA/
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： dfij|>:*0 2) 复数场 =_:et 0
[@5Ytv H 传输时间用 来表示 u)~C;f)
6 BCf:mqP 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 #3+!ee27#
i*@< y/&' 脉冲的载波频率为 ;J ayoJ
{qN 5MsY 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： orjj' +;X H{=21\a\ 3) 时间傅里叶变换 /!3@]xz*
<c2'0I > 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： Z7= `VNHc #~< 0t(3Q 类似的定义同样适用于复数场 _t Yx~J2.Q
1*@'-mj 4) 包络函数 n:{qC{D-qS
U
15H2-` 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： z{ o'
G3 其对应的频域谱为： %>g3~ yl
oyYR-4m\ 
rV T{90,
3ZXQoC ' 1) 构建脉冲光源 9f<MQ6_UU SUU !7Yd| Pc
NkAo PS:高斯脉冲光谱窗口 '*"vkgN
4X+ifZO 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 V{:A3C41
=5(>q5Z * 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 4*Hgv:0?kI
4\4FolsK STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) C d>WUw
2 AO~HxF STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) $h*L=t(
%)0*&a 4 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) paD !Z0v&
)'6DNa[y STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) $ >u*} X9
3%%o?8E S STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 Y]B)'[=h
z$?~Y(EY STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 "saUai4z
UH TvCc 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm 8&)DE@W
L 8dc(Z%v 
Wb?8j M
4DL) rkO 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 2gCX}4^3b 
{ZI)nQ{ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Zf65`K3
6) 点击
，进行光程分析 L;'"A# Pa WYEKf9} PS1：左图为相位vs频率图 L>Sjl lY
\<y#R~7s PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) ).sRv6/c
to=y#$_ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 YW60q0: PS1：时间偏移量为33.3656ps g!+| I
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 "3)4vuX@;c Ns7(j - PS:在中心位置处测量光场随波长变化 t\%HX.8[;%
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 I pq "E
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 e= .njMqW5
%sX$ nm i3 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 / M3Y~l$
PS：电场振幅在时域中的分布 xK6n0] A
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 :F{:Z*Fi0
.2v_H 5< PS:转换为真实的场 O]1y0BOQ
PS：将包络函数转换为真实场 C0}I E,]
11) 其它场测量工具 v,4pp@8rv
f-E( "o 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 :QB<?HaS' O d %"B\ PS：在输出光场上划定线段 n 3D;"a3
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 :]^P1sH[
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅
WqXbI4;pJ
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 Zy(W^~NT
lJis~JLd` 4bw4cqY ;
QQ：2987619807
