建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 r)Fd3)e
v.{I^ = 使用工具箱：基本工具箱 =` MMB|{6
$X]Z-RCK3 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 P/ 7aj:h~P
Ahrtl6@AS 自由空间传输距离：10mm d1hXzJs
dY'>'1>P
9 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 [K#pU:lTH
X DAwE 1) 脉冲传输 `fUP q
;
zZI7p[A[3 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 &~sk7iGi k{ibD5 B
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： wZ\% !# }7 2) 复数场 D[b Pm:\0M
<PTi>C8;r 传输时间用 来表示 SCKpW#2dP{
5HMDug;
脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 8b :\@]g$
? &se]\ 脉冲的载波频率为 Fa A7 m
(h>+ivf| 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： \X0wr%I q<!Kt I4 3) 时间傅里叶变换 Z'|A>4\
{#J1D*?$" 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： ~[9(}UM qr[+^*Ha 类似的定义同样适用于复数场 E!v^j=h$u
@iD5X.c 4) 包络函数 tx{tIw^2;
3+| {O 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&KZKI 其对应的频域谱为： _HkB+D0v
txW<r8 
RXU#.=xvy
lg! {?xM 1) 构建脉冲光源 jt 8%
L[ t?R=a- ZI
.4-I^W"1 PS:高斯脉冲光谱窗口 h2C1'+Q{9
lj o^ 2 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ,0R2k `m!
Ood'kAH1B 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 C5jR||
d^<a)>5h STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) HN *w(bROr
)!``P?3? STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 32*FI SH^
jW-j+ WGSM STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) De*Z U N|<
2W=(
{e)$ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) $ N#f)8v
U-#t&yjh# STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 3e g<)
+jD{ O @9 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 @lP<Mq~]
wxg`[c$: 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm &!{wbm@
[z:bnS~yiD 
~n k'ZJ
O\ T 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 L30x2\C 
~7!J /LHg PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 _gY
so]S^B
6) 点击
，进行光程分析 G^F4 c{3c~ MO :##C PS1：左图为相位vs频率图 <=V2~
asB
h ltH{4 PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) p1HU2APFP
5( lE$& 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 L;xc,"\3 PS1：时间偏移量为33.3656ps X u$xO(
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 56*}}B$? RC8{QgaI PS:在中心位置处测量光场随波长变化 w?.0r6j
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 i6r%;ueLb
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 f3-=?Z
,:-S<]fS{_ 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 uj&^W[s
PS：电场振幅在时域中的分布 K/G|MT)
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 KS'? DO
!1dCk/D&)8 PS:转换为真实的场 WB5[!
PS：将包络函数转换为真实场 d>N Elug
11) 其它场测量工具 GS~jNZx
HPp Kti7g 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ^MUtmzh g`gH]W
FcG PS：在输出光场上划定线段 9wC q
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 $t-HJ<!
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 c^UG}:Y
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 kwZ 8q-0
=4/lJm`` J`uV $l:
QQ：2987619807
