建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 py\/m]
TEbE-h0)] 使用工具箱：基本工具箱 [t]q#+Zs
>NA{* *$0 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 gv,%5r0YOw
>UV =k :Q 自由空间传输距离：10mm t k+t3+
(2/ i1)Cq VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 p8z "Jn2P
QhPpo#^ 1) 脉冲传输 + F^X1
oXGP6# 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 J*qo3aJjE #3-hE
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： 6 /|"y 2) 复数场 21~~ =+)X
i]0$ 7s9! 传输时间用 来表示 ZRC7j?ui8`
q/3co86c 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 N| |s#
}ct*<zj[~u 脉冲的载波频率为 ^NO;A=9b[
:LD+B1$y 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： P~@I`r567 R)9FXz$). 3) 时间傅里叶变换 ,>I_2mc
6`)Ss5jzk 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： w6'8L s w1t0X{ 类似的定义同样适用于复数场 lDG.\u
BWsD~Ft 4) 包络函数 5K|s]Y;
Oz.Zxw 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： 'h{DjNSM
其对应的频域谱为： }-paGM@'Nd
:$oi P 
Y1 6p T
i-&"1D[& 1) 构建脉冲光源 9S)A6] ]w9syz8X KnYHjJa PS:高斯脉冲光谱窗口 U,nQnD"!t&
`O}bPwa{> 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ) "y]_}
B4;P)\ 2 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 2pAshw1G
L&~>(/*7U STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ]\:l><
yykyvy STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) Mer\W6e"e
c# WIB 4 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ~8G cWy6
hin6cac STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) *wJ'Z4_5F
ktK/s!bgY STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ,5Tw5<S
pXHeUBY. STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ~7&O[
.s<tQU 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm , MU9p*
Jl,\^)DSw 
MYeG r3V3
`z3"zso 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 \{`*`WQF 
Nh\y@\F> PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 VEg/x z4c
6) 点击
，进行光程分析 7S 9Q { u +uu?.bM PS1：左图为相位vs频率图 YiPp#0T[Gx
p=J9N-EM PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) )ur&Mnmm
dCM*4B< 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 q9"~sC H PS1：时间偏移量为33.3656ps y2Z1B2E%f
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 ]j?Kn$nv*S #n} n
% PS:在中心位置处测量光场随波长变化 mPo] .z
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 f^X\ N/
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 .:#6dG\0z
ZI#Xh5 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 pvJPMx
PS：电场振幅在时域中的分布 Q CB~x2C
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 A'X, zw^}
6KI< J*Wz` PS:转换为真实的场 uP[:P? ,t
PS：将包络函数转换为真实场 H=k*;'
11) 其它场测量工具 xF3H\`{4x
XS/5y(W 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 h8_~ OX #`H^8/!e PS：在输出光场上划定线段 /1q] D8
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 JP<Z3
A2q
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 >zDnJb&"&
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 vXM``|
(&u)F B* d\ Z#XzI8
QQ：2987619807
