建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 %"+4
D,'l
snq;:n! 使用工具箱：基本工具箱 Ro~fvL~Ps
O 4!9{ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 oLw|uU-|
ZRP y~wy> 自由空间传输距离：10mm H `5Ct
A _i zSzC1 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 B j= @&;
; h9W\Se 1) 脉冲传输 F9O` HFVK
[Xq<EEb 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 OEI3eizgH -%i #j>
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： _Fxe|"<^ 2) 复数场 zQ<88E&&Xs
3sb 5E]P 传输时间用 来表示 0$QIfT)
%ZiK[e3G 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 (7 L/eDMT
!xymoiArp 脉冲的载波频率为 U3+A MVnB
P t(tRH B 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： %p*`h43; bM5CDzH(#X 3) 时间傅里叶变换 g<\>; }e
sjb-Me? 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 1@@y]s_.a 6i-*N[!U 类似的定义同样适用于复数场 " f<#.}8
G:DSWW} 4) 包络函数 3; A$<s
9 ?(x>P 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： *w|iu^G 其对应的频域谱为： y
qkX :jt
CC>($k" 
Vf$1Sj w
Lrlk* 1) 构建脉冲光源 =EWD
|< 7N6zqjIB I:HV6_/^-G PS:高斯脉冲光谱窗口 G>JxIrN0
W#V fX!~ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 hwp/jO:7\
61kO1,Uz* 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 7BS/T
pJn>oGeJ& STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) $82zy q
"raj>2@ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) t"tNtLI
0S_Ra+e STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) )Yrr%f`\
E} t-N STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ah>D qb*
D"'#one STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱
A>5S]
*%nX #mwz STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Gy$o7|PA"{
Q6xgL x[ 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 9 #:ue@)
h ;jsH! 
/%;/pi
eZ[#+0J 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 J09ZK8
hK 
%$^$'6\77 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 7;~ 2e
6) 点击
，进行光程分析 wAPO{3 %bN"bxv^ PS1：左图为相位vs频率图 |O2|`"7
N0=b[%g;n 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) %uF:)
aL{EkiR 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 E#m76]vkCU PS1：时间偏移量为33.3656ps V.+DP
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 qgh]@JJh -g~iE]x6Y PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Fv<]mu
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ud 5x$`
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 !P+~ c0DF
(Jm(}X]sh[ PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 bl6':m+
PS：电场振幅在时域中的分布 Idt@Hk5<&
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 +W!'B
r
zR_9D} PS:转换为真实的场 qEPf-O:lm
PS：将包络函数转换为真实场 ;I[ .
11) 其它场测量工具 , 80jMs
1i ?gvzrq 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 9
<y/Wv \t[
hg PS：在输出光场上划定线段 ~y( ,EO
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 \z<ws&z3`$
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 K%o6hBlk_
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 7m vSo350
mOABZ#+Fk % j YQ
QQ：2987619807
