建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 $IX>o&S@|
-|B?pR 使用工具箱：基本工具箱 g6 o-/A!Q3
O6LZ<}oUR 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 [X0Wfb}{
]`0(^)U & 自由空间传输距离：10mm B;XFPQ#b
(C*G)Aj7 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 BoYWx^VHx^
V|zzj[c 1) 脉冲传输 E@^`B9 ;Q7
;Xg6'yxJ 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 wU HuykF ,LKY?=T$z
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： 5<w"iqZ\?N 2) 复数场 A\ds0dUE
"(5A 5> 传输时间用 来表示 fqZqPcT0
S1(. AI~ 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 (2(I|O#
/1:`?% ,2 脉冲的载波频率为 Iz,a
Hrq
*X +T>SKL 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： <use+C2 7\@[e, ^9 3) 时间傅里叶变换 d y N`9
6f,#O8]#5 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： /f~ V(DK C9`#57 Pp 类似的定义同样适用于复数场 pm$,B7Q`oO
kKAK;JQ 4) 包络函数 <^ 6|ZgR
= q9>~E{} VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： }&sF
\b 其对应的频域谱为： j v<BGr=4;
w]X~I/6g 
w G [X*/v
Uq `B#JI 1) 构建脉冲光源 ~f0B u:A) [U@#whE O + !Q <gWb PS:高斯脉冲光谱窗口 ,!_$A}@0
^
M@EML
@~ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 j: B ?0~=
Tu95 qL~^ 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 ax0RtqtR&
Eh&*"&fHR STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) \L}aTCvG
ce!0Ws+ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) {;1Mud
^55 #!/9 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) T <Y^V
7.-Q9xv STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) O`1_eK~1 <
@N, dA# STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 :td6Mywl
1^^<6 e STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 "4 "gHs
IoWh&(+KdH 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 CIAHsbn.A
nylrF"'e 
3tY \0y9
H"lq!C` 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 0)n#$d> 
2<53y~Yi% PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 E uxD, (
6) 点击
，进行光程分析 ,p aD/ XA75tU [# PS1：左图为相位vs频率图 vpu20?E>5z
?4v&TB@ PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) ~x;1&\'k
\nT, NV11 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 uLXMEx<^ PS1：时间偏移量为33.3656ps AX3iB1):K
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 %~Vgz(/ gFlUMfKh PS:在中心位置处测量光场随波长变化 <yzgZXxIaS
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 VsEMF i=
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 A (z
lX_
N T+%u- PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 {"hX_t
PS：电场振幅在时域中的分布 Q${0(#Nu
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 zMlW)NB'
*9.4AW~]X PS:转换为真实的场 V ':?rEN|
PS：将包络函数转换为真实场 vt)u`/u
11) 其它场测量工具 Zn{,j0;
6t @kft>Nv 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 bV c"'RQ _0^f PS：在输出光场上划定线段 HUUN*yikj
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 }4G/x;D
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 <j
CD^
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 Yzo_ ZvL
2MS-e}mi +b@KS"3h
QQ：2987619807
