建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ` eXaT8
JhLgCn m 使用工具箱：基本工具箱 &sU?Ok6
3d e_V|% 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 D}mjN=Y
?nmn1`UT 自由空间传输距离：10mm bLwAXW2 K+
} &[ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 M#8uv-L
K2<9mDn& 1) 脉冲传输 aXoVy&x=
7eiV{ tYF 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 rsy'q(N[ 4B^ZnFJ%m
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： v~^{{O 2) 复数场 EUxG Aj$-
!Y[lQXv 传输时间用 来表示 -&-Ma,M?
z[3L2U~6 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 ,=#F//
c5u@pvSP 脉冲的载波频率为 kYjGj,m"
MZT23 [+ 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是：
wwy Pl `a2n: F 3) 时间傅里叶变换 "t~
K~| 4[\ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： SgS~ {4Zx* rl #p".4q 类似的定义同样适用于复数场 FSA1gAW6g
%*L:sTj( 4) 包络函数 50o~ P!Lz|
l p(8E6 VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： 4x 8)gE 其对应的频域谱为： ~ x ]jB
bp~g;h*E2 
FW21 U<
.p e( lP 1) 构建脉冲光源 `0 Oh_8" yge,8i)c pP*a PS:高斯脉冲光谱窗口 pLLGus+W
b)e
*$) 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 2fWTY0
.~l=zu 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 1f":HnLRM
*U
P@9D STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ''0fF_ P
[E/ \#4b STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) CD ~z=vlK-
a- |*?{o STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) AMyIAZnYq)
w%JTTru STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) iqe%=%ZR
xUa{1!Y8 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 {M^3m5.^
jAm3HI
STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 8n*.) .33
R]RZq+2 ^ 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 7r~~Y%=C|
t+1 %RyKFB 
F7O(Cy"1
}wHW7SJ 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 UH TvCc 
&GB:|I'%7 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 L 8dc(Z%v
6) 点击
，进行光程分析 l@\#Ywz b"#WxgaF PS1：左图为相位vs频率图 !3*(N8_|#
tavpq.0O 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) \ywXi~+kUv
n8" . XS 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ck.w
5 |$ PS1：时间偏移量为33.3656ps C'o6 4+W^
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 vM*($qpAy K0 }p i += PS:在中心位置处测量光场随波长变化 / ;,Md,p
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 (3{YM(
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ih P|E,L=L
#nK >Z[ 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 %\H|B0
PS：电场振幅在时域中的分布 o! {w"K
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 |ayVjqJ*
oBzfbg8p PS:转换为真实的场 } }>q2y
PS：将包络函数转换为真实场 8p@Piy{p
11) 其它场测量工具 TiO"xMX
$0lD>y u 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 (tZrw5 @ p4-o/8rO PS：在输出光场上划定线段 |!"`M Iw,
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 "F.;Dv9V[0
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 Z`KC%!8K
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 3 7|&?||
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QQ：2987619807
