建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 T/3;NXe6E
{&b-}f"m 使用工具箱：基本工具箱 Ae3#>[]{
^f"&}%" M 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 vKV{
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3g+ \? L-c 自由空间传输距离：10mm PE +qYCpP9
a\|X^%2g VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 "URVX1#(r
-hm 9sNox 1) 脉冲传输 [/n' @cjNZ
]n/jJ_[ 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 &<OMGGQ[h PK9Qm'W b
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： *+# k{D, 2) 复数场 13]y) (
DOA[iT";4 传输时间用 来表示 $jDD0<F.#
O/'f$ Zj36 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 yA457'R1
( rMTW+, 脉冲的载波频率为 LIc*tsl
~c'\IM 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： NdaM9a#TZ W'8J<VBD 3) 时间傅里叶变换 f2 VpeJ<p
^O?l9(=/u 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： 1Z =;Uy\ d
u _O} x 类似的定义同样适用于复数场 y;*My#
N>h]mX6 4) 包络函数 &7JEb]1C
p` ^:Q*C" 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： nT(!HDH 其对应的频域谱为： F5Cqv0H V
k$Nx6?8E 
oKZ [0(4<
<;.}WQC 1) 构建脉冲光源
pyGFDB5_P 75' Ua$ N2 M?5fF PS:高斯脉冲光谱窗口 pvK \fSr
$v2S;UB v* 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 Tm'l N5}&9
yKel|vM# 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 })Ix . !p
xUV_2n+ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) & C!g(fS
!:R^}pMhIk STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) jKe$&.q@
.CB "@.7 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) S8rW'}XJ=H
zS X' STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) hA$c.jJr.Z
_S[Rvb1e STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 (Qw`%B
:K
a^ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 {3_F fsg`
mCZF5r 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 !M#?kKj
96^1Ivd 
2\kC_o97
1`7]C+Pv 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\ +~ 
OdtbVF~ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 BHiw!S<
6) 点击
，进行光程分析 6= aBD_2@ 4rGO8R PS1：左图为相位vs频率图 U[H+87zg
wjw<@A9 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) QZz{7 4]n
pEqr0Qwh 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 [7ek;d;'t PS1：时间偏移量为33.3656ps ^+Y-=2 u:
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 ),W (TL +A.a~Stt PS:在中心位置处测量光场随波长变化 e2_r0I^C
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 %s &E-*X
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 jQw`*Y/,
R-0 _226 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 nOL 25 Y:
PS：电场振幅在时域中的分布 : Oz7R:
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(_^_p.|
K[3D{ = PS:转换为真实的场 b*F :l#
PS：将包络函数转换为真实场 (,)vak&t
11) 其它场测量工具 _sCJ 3ZJ
e
P,XH{s 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Q'%5"&XFD R) DNFc: PS：在输出光场上划定线段 UVQ a
af
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 0g a1Yr]
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 UHsrZgIRYT
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 p.W*j^';Q
Z ^9{Qq W>
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QQ：2987619807
