建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 +ug[TV
]>'yt #] 使用工具箱：基本工具箱 c:f ++||
|@ lVFEl] 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 d*(wU>J '
z ;KUIWg 自由空间传输距离：10mm }RPeA cbU_
K" U!SWv VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 n?z^"vv$i
% m0x ] 1) 脉冲传输 = S|^pN
VjhwafYC 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 0Q= o"@ 8QaF(?
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： u9~R D 2) 复数场 z6
A`/ jF}
Ze>Pg.k+ 传输时间用 来表示 3NA
G}S
r1!]<= &\ 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 #&jr9RB
M_monj}Z 脉冲的载波频率为 y9'F D5\s
k3FpD=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： $h|rd+}, {Vj25Gt 3) 时间傅里叶变换 T.j&UEsd
zc TY"w\b 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： O&c~7tM% \ mt> R[ 类似的定义同样适用于复数场 5NECb4FG
$}/Q% r 4) 包络函数 %hqhi@q#
S.kFs{;1x 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： av*M # 其对应的频域谱为： }{(|^s =
9&t!U + 
hm5A@Z
6q gII~F' 1) 构建脉冲光源 /Vy8%
v8L&F9
o al3[Ph5G PS:高斯脉冲光谱窗口 Pv(icf
l|
Nu% JI6&R 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 <Gr775"
[! v|
M 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 G?OwhX
`*1059 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) +J~q:b.
! "Q8KV STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) [Bz'c1
u+RdC;_ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) H#j oc0?P
7
i |_PP_ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 9g*MBe:
&Z^,- Y STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ?+bDFM}
vKX
$Nf STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 0*.>
>rI
U/JeEI%L 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm :_qgpE<
w]{NaNIeq1 
7 vS]O$w<4
|
ZI ~#V 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 ly d[GfJ 
Wh,{|R[ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 @lau?@$ja
6) 点击
，进行光程分析 ve #c z2Z
V^t5
Y+7 PS1：左图为相位vs频率图 35;)O -
hr<E%J1k% 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) #@m*yJg<
at/v.U |F 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 %rQ5 <U PS1：时间偏移量为33.3656ps 1 D fB9n
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 ,T{(t@ m4@y58n= PS:在中心位置处测量光场随波长变化 C/Ig.KmXF{
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 27vLI~
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ] =jnt
,uD>.-> 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 fuQ|[tpvQG
PS：电场振幅在时域中的分布 g#V3u=I8 ~
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 W?"Z>tgp
W
9Z.X!h PS:转换为真实的场 G6zFCgFJ^y
PS：将包络函数转换为真实场 4 [] R?lL
11) 其它场测量工具 C61KY7iyR
[H#I:d-+\ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 NA`3 gFvFd:"uZ PS：在输出光场上划定线段 DU7kZ
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 3:a}<^DuCS
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 <ZJ>jZV0*
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 Osb"$8im
1;ulqO t%Z_*mIfmE
QQ：2987619807
