建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 .u1X+P7
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I<3\=:+ 使用工具箱：基本工具箱 }I]j& \
VF)uu[
f9 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 TUh&d5a9H
DY9fF4[9a 自由空间传输距离：10mm . yZm^&
fb\DiKsW VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 6M ^IwE
^0^(
u 1) 脉冲传输 M[, D *
8|O=/m ^] 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 A1^Ga5 B> 'p%= <0vrr
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： d%0+i/p 2) 复数场 Dv&>*0B
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|_GV}#_ 传输时间用 来表示 x# VyQ[ok
b~7Jh:%@; 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 )^4hQ3BS
bpCNho$ 脉冲的载波频率为 E&*:
jDg
! [Z mV 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： 7K&}C;+ LP:nba : 3) 时间傅里叶变换 No)
m/17y
n H@(Y&S 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： >1 @Ltvm C.~ j'5N 类似的定义同样适用于复数场 x?"#gK`3;
t<nFy 4) 包络函数 oid[syPB
@F>F#-2 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： YOyp |%! 其对应的频域谱为： ,C ciTXf
c<wavvfUo 
%}q .cV
B0d%c&N${ 1) 构建脉冲光源 xjo ;kx\y^ B^fT>1P k=[pm5ZvT~ PS:高斯脉冲光谱窗口 `>6T&
~,"N[Q 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 fk jeR
B
=O!|IA e# 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 p3c"ZPO~z
J8?2R^;{ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) .2.qR,"j
PWH^=K STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 1<.5u b*i4
h >-'-Hx+ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) w{!(r
^T6S()G STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) oFCgu{\kt
0:"2MSf> STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 W @.J i B
X32C}4-B STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 IA4N@ijRxh
$7Z)Yp&T 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm @PI%FV z~p
s"% lFA"- 
:^i^0dC
d(-Ec Y>? 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 Y - )x Tn 
VT\ "q1)p PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 s$w;q\1z
6) 点击
，进行光程分析 =Mj 0:rW ;),"M{"v PS1：左图为相位vs频率图 ^{F_ a
"l7NW qfB 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) h|D0z_ f
=2Cj ,[$ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 X(@uw X$m PS1：时间偏移量为33.3656ps m&*JMA;^
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 I9?Ec6a_ Fh8lmOL;? PS:在中心位置处测量光场随波长变化 w(9*7p p
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ; "kaF!
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 t$J.+} }I
T 2F6)e 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 Cr C =A=e
PS：电场振幅在时域中的分布 W/fuKGZi_
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 y7/F _{
"ZrOrdlg+A PS:转换为真实的场 .iG&Lw\,
PS：将包络函数转换为真实场 @WMA }\Cc
11) 其它场测量工具 hI},~ af
nXy>7H[0 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 &@% $2O.3 KC`q#&dt PS：在输出光场上划定线段 [P~hjmJ(y
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 l +*&:Q/
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 jYRP8 Yi
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 ]bZ(HC?KZr
/,@p\Ae5 =K\r-'V
QQ：2987619807
