建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 w+_pq6\V
4z*An}ol] 使用工具箱：基本工具箱 QA"mWw-Ds
]>_Ie?L)< 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 F?y4 L9|e
i*l-w4D^U 自由空间传输距离：10mm `=QRC.b
]f}#&]<(T VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 :*<UCn""
552yzn1 1) 脉冲传输 dd>
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BXj] ]S2 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 OA ?pBA bw[s<z|LKA
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： 0; PV gO;9 2) 复数场 _X/`7!f
]38{du 传输时间用 来表示 +BaZl<ZP1s
m]"13E0*x 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 'Z{_w s
$kD ;*v= 脉冲的载波频率为 6a MG!_jC
GUH-$rA 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： ^$VH~i & =bgu2#%Z 3) 时间傅里叶变换 ]Te,m}E
e{RhMjX<D 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： . KeZZLH ]ML(=7z" 类似的定义同样适用于复数场 zMI_8lNz
2M`:/ shq 4) 包络函数 JI H6!
HA# 9y;\ VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： S?BI)shmg 其对应的频域谱为： Yb? L:,a(I
*rH# k? 
e0 &x?U*/
_Gb O>'kE 1) 构建脉冲光源 <>?7veN92 2}<_l 2 H7Y :l0b PS:高斯脉冲光谱窗口 *k^'xL
_ GF{Duxh 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 >\ s8S}p
+> Xe_ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 tsf)+`vt
tH^]`6"QUa STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) )wdTs>W 7
W9M ~2<
L STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) -Ed<Kl
)z
Hib;O STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) zg+6<
.Sf
) z=L^ot STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 0E^6"nt7N
Nay&cOz STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 lFT`
WO
v iXt]0 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 vp2s)W8W
Uz$.sa 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 )0UXTyw^
*i,@d&J y] 
[#mRlL0 yk
8lZB3 p]X 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 -)E
nr6 
/O {iL:` PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 \\iX9-aI<
6) 点击
，进行光程分析 H 9+[T3b dh0 n B PS1：左图为相位vs频率图 SDHJX8Hq
h*B7UzCg 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) 5e|yW0o
-.t/c}a# 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 8m"(T-wb6{ PS1：时间偏移量为33.3656ps Y:#nk.}>
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 -POsbb>
Pk/3oF PS:在中心位置处测量光场随波长变化 _/[}PQC6G
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ^+k~{ F,)
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 Tg _#z
155vY 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 peD7X :K\s
PS：电场振幅在时域中的分布 7 <<`9,
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(}D76o_
G;he:Bf PS:转换为真实的场 w:HR zU>
PS：将包络函数转换为真实场
AQm#a;
11) 其它场测量工具 F1GFn|OA
\PL0-.t, 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ,vs# (d6 G GzEv p PS：在输出光场上划定线段 7w5C
N V
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 U%V4@iz~\m
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 $i;m9_16
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 Ge^(Ag}vE
s0\}Q=s[ ;|r<mT/,
QQ：2987619807
