建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 R,A|"Q
"2CiW6X[M 使用工具箱：基本工具箱 4j)Y>
3vOI=ar=L~ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 "HVwm>qEi
h^$>{0" 自由空间传输距离：10mm Z>a_vC
V0L^pDLOV VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 1,W%t \D
u *z $ I 1) 脉冲传输 q o.~5
Tm_vo- 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 *ZGQ`#1.X6 9L?EhDcDV
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(+BGi 2) 复数场 quf,Z K5
Bw"L!sZ 传输时间用 来表示 uGJeQ
n <lU ; 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 m
|,ocz
Z| d_G} 脉冲的载波频率为 AUoi$DF(@
e?L$RY,7 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： K]@^8e$( X!,Ngmw. 3) 时间傅里叶变换 #>~$`Sg
Y*f7& '[ 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： c.&vWmLSGE o LX6w 类似的定义同样适用于复数场 u
bP2ws
?Dm! ;Z+7 4) 包络函数 K fWVz*DC!
,i*^fpF`F" 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： Z#>k:v 其对应的频域谱为： &J"a` l2
X/i 8$yqv 
6Om-[^
X^9_'T9 1) 构建脉冲光源 i>,5b1x~ w ^`n +#Ov9b PS:高斯脉冲光谱窗口 N4fuV?E`
o?p) V^7 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ~z|/t ^
)Cd glPK 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 7GK| A{r
"VcGr#zW STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) [ (ty{
g-}Vu1w0{6 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) pBL{DgX
NZeI qhj STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 4G_dn f_
rM bb%d: STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) '` [nt25N
mvUYp,JECl STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 &g)
`
L<8y5B ~W STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ~`-9i{L
~~5kAY- 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm A%+ ~
\=yg@K?"AJ 
{b/AOR
o
z+-k4 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 g4Hq<W" 
&]vd7Q.t PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 sU bZVPDr
6) 点击
，进行光程分析 <o?qpW$,> 3\D jV2t PS1：左图为相位vs频率图 T _Y 6AII
%],.?TS2V 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) ZibHT:n
I}k!i+Yl 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 zo\Xu oZ PS1：时间偏移量为33.3656ps /;.M$}Z>`
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 ARU,Wtj# Z6h.gaQ7
H PS:在中心位置处测量光场随波长变化 &S|laq H
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 |{oKhC^yG
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 lsio\ $
F=P |vYL&& 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 !%@n0 67
PS：电场振幅在时域中的分布
w$B7. .r
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 ut\9@>*J=Q
}qlz^s PS:转换为真实的场 %0 u7pk
PS：将包络函数转换为真实场 <:&w/NjbI
11) 其它场测量工具 =G=.THRUk
Kw ?,A
线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 /VJ@`]jhDf ORHC bw 9 PS：在输出光场上划定线段 C)ChF`Ru':
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 &12aI |u^<
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 <M \Z}2 d
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 ekAGzu
vNtbb]')m #bdJ]v.n
QQ：2987619807
