建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 (Q
^=^s|
lUp%1x+ 使用工具箱：基本工具箱 z 4` :n.
g\?07@Zd| 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 rc7c $3# X
Eza^Tbq%j? 自由空间传输距离：10mm ;-l^X%r
o1b.a*SZ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 |2 =w":2#
qu]a+cYY 1) 脉冲传输 e=IbEm{|
fCnwDT 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 [D (JEO@ : )8n?.keq
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： hkV*UH { 2) 复数场 r2PN[cL u|
B# .xs>{N 传输时间用 来表示 mo= @Zt
(!0_s48f 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 3m2y<l<
dS \n 2Qb 脉冲的载波频率为 kK
5~hpv
dVGcth;
在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： l&"bm C:xr <Hz11
}<( 3) 时间傅里叶变换 B6\/xKmv?8
wdV)M? 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： f Iatp R$MR| 类似的定义同样适用于复数场 {!{T,_ J
QfM^J5j.M? 4) 包络函数 W?.xtQEv
6& hiW]Adm 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： 8{{^pW?x
其对应的频域谱为： |Xd& aQ
;eO Ye3;c 
8JW0 ;H<
d4Y[}F cp+ 1) 构建脉冲光源 wLt0Fq6QG Et}% sdS
=&qfmq PS:高斯脉冲光谱窗口 a{%EHL,F
2 0` XklV 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 h \Zh^B6J
G4#Yz6O 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 /jq"r-S"
!ue h%V Ky STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) =FFs8&PKys
V2tA!II-s STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ilQ\+xR{b
]x3 )OjH STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ,pkzNe` F
09G]t1!, STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) R\$6_
HJ!)&xT STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 I9U
8@e!X
dPgA~~ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 g K dNg U
Gt !Hm( 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 fKua om9
pMp@W`i^6 
y %Y P
A 7|x|mW 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 kll ,^A 
1'B=J yR~K PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 eMH\]A~v"
6) 点击
，进行光程分析 15DlD`QV o
i~,}E_ PS1：左图为相位vs频率图 5=4-IO6W[]
' 94HVag 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) pcm1IwR`
91#n A j% 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 UB% ;P-RD PS1：时间偏移量为33.3656ps 1fF\k#BE-%
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 dsb z\w3: |txzIc.# PS:在中心位置处测量光场随波长变化 \ nQEvcH
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 )9!ZkZbv_m
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 *I9G" R8
a1weTn* 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 !}xRwkN
PS：电场振幅在时域中的分布 CR|>?9V
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 D ,uT#P
gti=GmL(L PS:转换为真实的场 s: MJ{r(s
PS：将包络函数转换为真实场 _'s5FlZq
11) 其它场测量工具 :!,.c $M
<5sfII 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 +,9Muf h A?c?( ~9O PS：在输出光场上划定线段 Z,b^f
Vw
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 q?&J S
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 y"nC T3
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 ;Y(~'KF
7|?Ht] @gJPMgF$F
QQ：2987619807
