建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 eF"k" Ckt'
]?7q%7-e.a 使用工具箱：基本工具箱 !AXt6z cZ
bu8AOtY9E- 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Cu t7
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j~ 自由空间传输距离：10mm :Ahw{z`H#
F~$ay@g VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ( 5 BZZ
$L4h'(s 1) 脉冲传输 j.ZXLe~
PX- PVW 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 4%$#
L,O.XR
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： q4T98s2 J 2) 复数场 I =pFGU
O?` _RN4l 传输时间用 来表示 qKD
Nw8>
r i/CLq^D 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 7'!DK;=TD6
sj 3[ny;b 脉冲的载波频率为 $DlO<
msV i3`q~ 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： C"QB`f: iv
~<me0 F 3) 时间傅里叶变换 "-Yj ~
/E-s g,
k 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： ?J@P0(M# .(7m[-iF! 类似的定义同样适用于复数场 cN:d y #
u[HamGxx$u 4) 包络函数 w|1O-k`
F!<!)_8Q 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： ]
T<#bNK\1 其对应的频域谱为： mndKUI}d
5]*!N 
5.LfN{gE)
|=:<[FU 1) 构建脉冲光源 u}.mJDL sp&gw XPG t,u ;"%go PS:高斯脉冲光谱窗口 UyAy?i8K
"vX\Q rL 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 "& /lF[q
-wr_x<7 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&+w)U~
R;zf x/ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Oye6IT "
;Z9(ll:< $ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) J |w%n5Y
1ozb
tn STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 1H?I?IT30
&`,Y/Cbw STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) NwVhJd o
6 ZAZJn| STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 <.2jQ#So
N@Q_5t0bk STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 \&l@rMD3s
G +&p q 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 #-o 'g!
/Pxny3 
u@;e`-@
iu A_ Jr 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 gquvVj1oT 
k?rJGc G PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 CDPu(,^
6) 点击
，进行光程分析 6Jq3l_ ~6K.5t7 PS1：左图为相位vs频率图 K)
Ums-b
A+j!VM 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) E3]
8(P%D-
7X)4ec9H\ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 gWL`J=DiU PS1：时间偏移量为33.3656ps 'Z]wh .]T
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 /= T:W*C <xe_t=N PS:在中心位置处测量光场随波长变化 T2n3g|4
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 F+ 7*SImv6
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 JL>frS3M
&F:.O VzX 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 [k0/ZfFwV
PS：电场振幅在时域中的分布 [RF]lM]w
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 S{3c}>n
>FKwFwT4D PS:转换为真实的场 7#c4.9b?
PS：将包络函数转换为真实场 `H 'wz7
11) 其它场测量工具 -w>ss&
1{wbC) 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Sfa=AV7K :wN !E{0j PS：在输出光场上划定线段 |fW_9={1kQ
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 [9B1 %W
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 !.-u'6e
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 i"=lxqWeaV
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QQ：2987619807
