建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 G?d,$NMo|
0P40K 使用工具箱：基本工具箱 Sw@ ,<4S
*>p(]_s, 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 PZ(<eJ>
XJ~l5} y ] 自由空间传输距离：10mm #*$@_
+Cg"2~ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 7QiCZcb\
K[ gWXB P 1) 脉冲传输 3@`H<tP'6o
`N.$ LY;8 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 rL
sK-qQ n WF4[<t
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： b\;u9C2y' 2) 复数场 `s> =Sn&UP
V<V\ 0n!0 传输时间用 来表示 L##8+OJ.L
_+ 04M )q0 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 <uKm%~xi<
k-pEBh OH 脉冲的载波频率为 +a w>p_\
53t- 'K0l 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： YATdGLTeq MR_bq_) 3) 时间傅里叶变换 mHEf-6|C`
-+=:+LhSMb 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： )uid!d "x |NG,<[9 类似的定义同样适用于复数场 99Yo1 Q 0
%FyygT b;S 4) 包络函数 C9F+e
>6I.%! jU 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： # >:(#^Uu 其对应的频域谱为： yD"0=\
7IT l3> 
d$_ q=ywc
Dq zA U7 1) 构建脉冲光源 p=~h| (M| N~$Zeq= T A0D{ PS:高斯脉冲光谱窗口 !-5S8b
E! I 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ?YO =J
`N ,Vs n" 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 a}Fk x
%7]XW 2u STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 9vp%6[
inB PT~y STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) (}C^_q:7d
/iUUM
t' STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) r6n 5 Jz
zvGK6qCk STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) % Nm @f'
r9]
rN STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 m(Y.X=EZr
o'eI(@{F= STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 !2Y!jz
JE sLF{ 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$:DW;
w*:GM8=6 
z9M.e.
;vJ\]T ml 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 skI(]BDf 
p?V ?nCv1O PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 3ximNQ} S
6) 点击
，进行光程分析 |"R_-U ?Q96,T-)
c PS1：左图为相位vs频率图 `V&1]C8x
CZyz;Jtk 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) . kc"E
P{S\pWZkk 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 382* PS1：时间偏移量为33.3656ps 2$
|]Vj*Zs
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 i*S|qX7`` dI^IK PS:在中心位置处测量光场随波长变化 W|25t)cJ8h
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 X*!Dc,0.k
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ~H^'al2PK
^kn ^CI6 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 BTTLy^
PS：电场振幅在时域中的分布 |(V?,^b^ro
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 MzQ\rg_B7
22`oFXb' PS:转换为真实的场 bVoU|`c
PS：将包络函数转换为真实场 >ZT& `E
11) 其它场测量工具 9 Uha2 o
XXW]0{k:y 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 c,y|c`T 2 oW 1"%i% PS：在输出光场上划定线段 we An &h|
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 S&4+ e:K
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 *@_u4T7|{
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 :dP~.ZY7
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QQ：2987619807
