建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ~JH:EB:
~T89_L 使用工具箱：基本工具箱 /QJ?bD#a
pt}X>ph{ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 f1(+
bE%
jNC4_q& 自由空间传输距离：10mm 0MdDXG-7
^) s2$A:L VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 e ET}r 24
GbaEgA'fa 1) 脉冲传输 @#-q^}3
$8 1*^ 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 9,"L^W8"k aVd,xl
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： J`^I./ 2) 复数场 c7FRI 0X
*v3]}g[< 传输时间用 来表示 s]JF 0584
9uQ 4u/F 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 \R;`zuv
= MOj|NR [ 脉冲的载波频率为 ,9o"43D:a|
smDw<slC 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： ..R-Ms)k= }7.PH' .8 3) 时间傅里叶变换 {7/0< N G
oGRhnP'PF+ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： >L
0_ dvr '&|=0TDd+ 类似的定义同样适用于复数场 i?F
>+
^:Gie 4) 包络函数 fOMW"myQ
AlIpsJ[UU VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： M%0C_=zg 其对应的频域谱为： b^$|Nz;
?n
ZY) 
X]dwX%:Z!j
jYhB
+| 1) 构建脉冲光源 5) MS~ii i0$kit cu/5$m?xx PS:高斯脉冲光谱窗口 CL J ;<
Ch3jxgQY 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 z21|Dhiw&
WV _.Tiy < 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 -B $2\ZE
]f({`&K5 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) LMAE)]N
>\Ww;1yV STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ikSt"}/hd
]@Uq=?% STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) A'&K/) Z
HEM9E&rL STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) aiu5}%U
yLQ*" sw\ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ?pB>0b~3-
^*Yh@4\{JH STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 1 jF`5k
VQS~\:1 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm Q{5kxw1ZF
`I ,,C,{C 
# a8B/-
65aK2MS@ 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 c:o]d )S 
:dQ B R PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 F6{bjv2A
6) 点击
，进行光程分析 >)M`IU[d^. n74V|b6W PS1：左图为相位vs频率图 #/<&*Pu5t
z-.+x3&o @ PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) "$N+"3I
`6]%P(#a 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 @3C>BLI 8+ PS1：时间偏移量为33.3656ps l)&X$3? tz
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 &b%zQ4%d-` Tw;3_Lj PS:在中心位置处测量光场随波长变化 x?2@9u8Yb
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅
`yH<E+
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ;CPr]avY
)6D,d5< PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 O%5
r[
PS：电场振幅在时域中的分布 sEGO2xeI
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 xk5@d6Y{r
5a|w+H O, PS:转换为真实的场 ? -dX`n
PS：将包络函数转换为真实场 uJC~ LC N
11) 其它场测量工具 |w<H!lGe!$
F.=2u"[*& 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性
G(G{RAk> UVd 7 JGR PS：在输出光场上划定线段 Z: sg}
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 )\J+Kiy)
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 HiR[(5vnf
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 5n9B?T8C
&)AVzN+*h eQp4|rf
QQ：2987619807
