建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 M L7 vP
!H6X%hlk 使用工具箱：基本工具箱 0J;Qpi!u2v
g5*?2D}dqX 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 'GLpSWL+*
gMU%.%p2 自由空间传输距离：10mm ZRFHs> 0
6E_YUk?KW VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 "Sw raq
vxrqUjK7 1) 脉冲传输 X*hPE=2`
p
S&c5Q*->[ 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 -Q%Pg<Q-# Z !l]v.S
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： IL"N_ux~w~ 2) 复数场 "2PT]!
Cli:;yi&n 传输时间用 来表示 9 {IDw
bfK4ps}m* 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 lLU8eHf\
NGW:hgf 脉冲的载波频率为 J58S8:c
P5lk3Zg ' 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： isFxo,R9r lA4TWU (] 3) 时间傅里叶变换 @H}Hjg_ >m
nt%p@e!, 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： 8wn{W_5a ff00s+ 类似的定义同样适用于复数场 x]t$Zb/Uxa
B_XX)y %V 4) 包络函数 u hB
V)Qg
A-YW!BT4 VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： :Vw{ l B 其对应的频域谱为： d *#.(C9^
"ZFH_5< 
goJ'z|))
]oC"gWDYu 1) 构建脉冲光源 Dd:^ { //%#?JJV R{Cbp=3J PS:高斯脉冲光谱窗口 bc>&Qj2Z7c
q)J5tBfJ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 @7{.err!
_7dp(R 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 tjx|;m7
PM'2zP[*W STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) `oM'H+
?F*I2rt# STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) {xh5s<uOj
|f(*R _R STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ,RP 9v*
iU(B#ohW" STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) j-ob7(v)*]
J|<C;[du> STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 nC)"% Sa
{u J"% STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 "{zqXM}:C
:39arq 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm ES8(:5
s d = bw 
SwM=?<
vG\
b ` 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 <`wOy [e 
<qEBF`XP = PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 RL fQT_V
6) 点击
，进行光程分析 k"%sdYkb! k;)mc+ ~+ PS1：左图为相位vs频率图 c c/nzB
M }q;\} PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) L!,@_
b~@+6 ? 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 OXn-!J90P PS1：时间偏移量为33.3656ps rmr :G
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 Nbv b_ {L [ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 !!w(`kmn1
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 4;eD}g
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 VE }r'MBk
q- 0q: PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 ~$hR:I 1
PS：电场振幅在时域中的分布 q03+FLEfC
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 q?@*
>y(lo Ml PS:转换为真实的场 IM5[O}aq
PS：将包络函数转换为真实场 M9m~ck
11) 其它场测量工具 Wh~,?}laj
iyXd"O 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ]'w5s dP %b2Hm9r+ PS：在输出光场上划定线段 w~Nat7nD
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 TQ0ZBhd
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 Dsb Tx.vA
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 VJ_fA}U
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QQ：2987619807
