建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ] t ,BMu=%
tBWrL{xLe 使用工具箱：基本工具箱 e@ 0 7
{.|CdqwY 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 glxsa8
JPUW6e07o 自由空间传输距离：10mm 2r4Uh1D~
}W8;= $jr VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 )}(^,
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.},'~NM] 1) 脉冲传输 On.{!:"I/
gp?uHKsM 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 SmH=e@y~Lx y u|8_<bq
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： +Q)XH>jh 2) 复数场 ,HV(l+k {|
vX"*4m>b?+ 传输时间用 来表示 n\'4
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vsz,
0 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 At>DjKx]O
xml7Uarc 脉冲的载波频率为 ,V m
< rK
50wulGJud 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： rfg'G&A( !hy-L_wL] 3) 时间傅里叶变换 MrFQ5:=
}C?'BRX 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： H@>` F P>D)7 V9Hh 类似的定义同样适用于复数场 =BAr .m+"
AKfDXy 4) 包络函数 U_Ptqqt%
]p GL`ge5 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： b\!_cb~ "@ 其对应的频域谱为： tw/dD +
iHf $ 
k%#EEMh
@Uvz8* b6 1) 构建脉冲光源 _6hQ %hv8 ;[YG@-"XZ 1n8/r}q'H PS:高斯脉冲光谱窗口 . ! 3|&V'<
4e7-0}0 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ;xj?z\=Pg
\?-<4B c@ 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 _J#zY- j
o5PO =AN STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Q&tG4f<
lrE 5^;/s1 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) l|[N42+
Of#u STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) h7oo7AP
^uc =f2=>, STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) R) h#Vc(
SKN`2[ahD STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 a dcE'fA<_
Wvh#:Z STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 LonxT&"!D
Ll' 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 =y*IfG9b
jB2[( 
nR~@#P\
F/ {!tx 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 %[TR^Th6 
C{rcs' PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 0#hlsfc] \
6) 点击
，进行光程分析 ;$| nrwhy 'IQ0{&EI PS1：左图为相位vs频率图 /{_:{G!Q0
hn@08t G PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) uGG t\.$]s
h438` 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Dz/ "M= PS1：时间偏移量为33.3656ps vvMT}-!
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 {JT&w6Jz FW4<5~'
PS:在中心位置处测量光场随波长变化
qEOhwrh
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ouQ T
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 Ld~/u]K%V
(L&d!$,Dv 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 q|(HsLs
PS：电场振幅在时域中的分布 H7n>Vx:L-
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 Lqa4Vi
rb.N~ PS:转换为真实的场 r#a=@
PS：将包络函数转换为真实场 Ti5-6%~&
11) 其它场测量工具 -Q*gW2KmV
b4kgFA
线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 CA~- rv l y mC H PS：在输出光场上划定线段 u6JM]kR
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 U[MA)41
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 &h/X ku&0
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 #\OA )`U
usF.bkTp gM: " .Ee
QQ：2987619807
