建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Pw+ PBIGn4
B8.a#@ R 使用工具箱：基本工具箱 xP/?E
IyK^` y 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 *@)0TL( 03
.Q!_.LX 自由空间传输距离：10mm [` J9 1=
F \0>/ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 B! +rO~
!B|Aq-
n, 1) 脉冲传输 >f$N G
fVJlA 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 LY:%k|L9 3']a1\ sy^
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： Y=83r ]% 2) 复数场 =
y @*vl
Eqizx~e qq 传输时间用 来表示 kx{LY`pY
#ME!G/ 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 = -bGH
$;iMo/ 脉冲的载波频率为 H2kib4^i
P K+rr.k] 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： a_Sp}s<J d6^:lbj 3) 时间傅里叶变换 JkShtLEr
Nwwn #+ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： MpK3 +4UMa 6;: z?Q 类似的定义同样适用于复数场 2x5^kN7
z( \4{Y
4) 包络函数 OI^??joQ
^/~ZP? %] VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： X Q3"+M_KG 其对应的频域谱为： t]IHQ8
#7Fdm nu` 
9\'JtZO
#Z. QMWq 1) 构建脉冲光源 fZ aTckbE *"nN To J5TT+FQ PS:高斯脉冲光谱窗口 )-\C{>
,B~5;/ | 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 5^ck$af
@
D,]v: 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 LD*XNcE
N_^PoX935O STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ;FGS(.mjlC
gc\/A\F< STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) U)[L KO1
f\;w(_ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) Wsb>3J
$d-$dM? R5 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) :5sjF:@
Z;O!KsJ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 s\zY^(v 4
Cnr=1E= STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 < z#.J]
Bs `mzA54 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 }a !ny
%4wEAi$I 
0q28Ulv9
KE.O>M ,I. 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 fig~z=m 
3$?nzKTW\ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 -%Rw2@vU
6) 点击
，进行光程分析 9Af nMD `Ez8!d{MD8 PS1：左图为相位vs频率图 IL`LI J:O
znB+RiV8 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) ch2m Ei(
{)iiu 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 OMW] 9E PS1：时间偏移量为33.3656ps
E-%$1=;
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 1s~rWnhVv %+ nM4)h PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ;m7~!m)
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 2 OV$M~
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 a@Vk(3Rx_
k`#E#1niN 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 ]- 6q`'?[
PS：电场振幅在时域中的分布 9OFH6-;6`\
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 F Uz1P
>z~_s6#CP PS:转换为真实的场 u -)ED
PS：将包络函数转换为真实场 GSs?!BIC
11) 其它场测量工具 S\ ]9mHJI
N d ]RbX 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 (t){o> l ;HBKOe_3 PS：在输出光场上划定线段 zB`J+r;LU
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 T+x
/ J]A
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 M ,W-,l
]
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 h oO84 7
C =CZtjUt bo/<3gR
QQ：2987619807
