建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 [7 P C\
L"9Z{ o7 使用工具箱：基本工具箱 ,rN$ah$CL
(=u!E+N 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 &8i$`6wY
t=}]4&Yp 自由空间传输距离：10mm *ilVkV"U
_/Ve~(
" VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 3HuocwWbz
L7 <30"7 1) 脉冲传输 $}b)EMMM
Ump Hae 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 yI|x
5f 2>X yrG
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： c0e[vrP: 2) 复数场 @0EY 5{&
0# 'MR., 传输时间用 来表示 ^bPpcm=
:F6d XW 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 {' (+a[
5!'1; GLs 脉冲的载波频率为 4|%Y09"lv
MkG Q 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： w6> P[oW e%ro7~ 3) 时间傅里叶变换 AfO.D ?4x
u!~kmIa4 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： |9 5K 71E~~ $ 类似的定义同样适用于复数场 _nz_.w0H9
v9@_ DlV\ 4) 包络函数 yR{rje*
`Mg3P_}= 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： E71H=C 4 其对应的频域谱为： iu<Tv,{8
4w9=z, 
o@PvA1
]vR
Ol. 1) 构建脉冲光源 T[e+iv<8j
h FycSu ;s$4/b/~ PS:高斯脉冲光谱窗口 b-VQn5W
X)j%v\#`U 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 y[Dgyt
n4{?Odrf 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 r@i)Sluf
@mu{*. &
STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) n?6^j8i
WN|_IJR~ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) yMkR)HY
"* FjEA6= STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) P5G0fq 7
#sF#<nHZ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ncUhCp?'
`%Kj+^| DS STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ZB$yEW]]~
$ SA
@ " STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 YwH Fn+
mPPB"uQ 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 rVOF
mV"F<G; H 
KU/QEeqbrp
_(=g[=Mer 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 O['[_1n_u] 
gL|
9hvHr[ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 p[|V7K'Z
6) 点击
，进行光程分析 KDP& I J beY GP PS1：左图为相位vs频率图 D=D.s)ns*
:ba 4E[@ 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) 79
_8Oh
^f(El(w 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 pox; NdX7 PS1：时间偏移量为33.3656ps 9.~ _swkv
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 -;
d{}F nWf8r8 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 "tmu23xQ
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 r4 5}o
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 B\=T_'E&
S:g6z'e1 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 $mq+/|bn
PS：电场振幅在时域中的分布 O]="ggq&
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 xjxX4_
,5~ C($-t PS:转换为真实的场 P?8$VAkj
PS：将包络函数转换为真实场 WqCER^~'>
11) 其它场测量工具 f@Ve,i
u
XZ ;K. 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 d[;&2Jz* Xk/:a}-l PS：在输出光场上划定线段 \Yv4 4*I`
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 i(# Fjp
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 voP #}fD
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 RSM+ si/
Y!(w. G XTb .cqOC
QQ：2987619807
