建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 3-&QRR#p
EVoE szR 使用工具箱：基本工具箱 \EVBwE,
=Q.^c. sw 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 V,$0p1?J
j e!-J8{ 自由空间传输距离：10mm v 8y1b%
]C) 4 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 {7)st
W
M@5?ZZ4L 1) 脉冲传输 p\bDY
aoXb2 2]{ 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 eM+!Y>8Y t25,0<iW
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： 3g >B"t 2) 复数场 &uO%_6J
9]@A]p! 传输时间用 来表示 HaP}Y :p
.FLy;_f+ 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 sQ
fFu
gM
_hi 脉冲的载波频率为 rnF/H=I/
<kCU@SK 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： U-|NY Z:*76PP, 3) 时间傅里叶变换 (2=Zm@Zp f
l g-X:Z. 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： L|,!?cSAT 9M:O0) s 类似的定义同样适用于复数场 B#M5}QT|2
mFi&YpH u3 4) 包络函数 0|a(]a}V*j
Qc p m ! VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： } q$ WvY/ 其对应的频域谱为： \ioH\9
` eXaT8 
!7kG!)40
&sU?Ok6 1) 构建脉冲光源 3d e_V|% #Jw1IcuH =W"F[fD PS:高斯脉冲光谱窗口 ihfiK|a
7:2WgL o 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 \Rp-;.I@6
x= 5N3[5 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 D8x mE2%
6E^.7%3 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) k@'#@
t
@WVcY:1t# STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) m_)FC-/pSl
$GTU$4u STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) D`$hPYK|_
W`u[h0\ c STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) P 9vA7[
]VD|xm:kj STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 0DJ+I
fP(d8xTx2y STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Ac<Phy-J
b4QI)z 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 y $_eCmq
*exS6@N] 
[@5Ytv H
H kQ ) n3 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 U4b0*` o 
;J ayoJ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 l p(8E6
6) 点击
，进行光程分析 :R~MO& j 'HZ\_ PS1：左图为相位vs频率图 -}KC=,]vh
FW21 U< PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) \Hn>oonph
xo7Kn+ Kl 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 3 U7 *>H PS1：时间偏移量为33.3656ps yge,8i)c
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 !0vG|C ;' *tK\R&4,4s PS:在中心位置处测量光场随波长变化 '2[albx Sc
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 :gep:4&u
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换
&2{ tF
s=0BMPDgm PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 z}*9uZ
PS：电场振幅在时域中的分布 *q-['"f
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 HBu[gh;b
: {q < {^c PS:转换为真实的场 E .Jkf\
PS：将包络函数转换为真实场 "gDb1h)8
11) 其它场测量工具 ]z Won~
. MP !` 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 'qOREN 5'X ]k@m_ PS：在输出光场上划定线段 1$p2}Bf {n
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 @Bf%s(Uj+
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 v5QqS8u_C
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
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QQ：2987619807
