建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 k B$lkl\C
a .B\=3xn 使用工具箱：基本工具箱 t(Cq(.u` :
bt. K<Y 0 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Zz wZ, (
3RG/X 自由空间传输距离：10mm *m2d#f
4p0IBfVG VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 .T[!!z#^
M}{n6T6B 1) 脉冲传输 \:18Uoe7
}6b7a1p 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 .XZ 71E !)=#p9
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： !'c6 Hs 2) 复数场 M<hs_8_*
R a*k 传输时间用 来表示 gDjd{+LUo
gPn%`_d5 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 U{.+*e18
=!Baz&#} 脉冲的载波频率为 !~VR|n-
?`BED6$`G9 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： d60Fi# 3d
~gcst; 3) 时间傅里叶变换 S(YHwH":
2t~7 eI%d 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： " J0Oa? MWp\D#H 类似的定义同样适用于复数场 $e^ :d
tle K (^ 4) 包络函数 '+GVozc6c"
N1B$ G 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： .LhbhUEfn 其对应的频域谱为： D q_{ O
*R qO3= 
B "s8i{Vm
K. sj" #D 1) 构建脉冲光源 ~6Ee=NaLzP =QO1FO :@z5& h PS:高斯脉冲光谱窗口 +{ ,w#@
OD2ai]!v+ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ,nuDo c
'AlSq:gZ 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 PSr t/y!
4< K ,w{I STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Wy0a2Ve
MX< ($M STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) S S<+fWXE
yvH #1F`{q STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) c`N`x U+z
l$bmO{8uG STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) =.=.
\K
MjF.> 4 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 vNwSZ{JBd
."#jN><t STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 I!
eSJTN
:Y)kKq d 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 7 +W?Qo
9 gIJX? 
}'M1(W
J\8l%4q3 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 '<E8< bi 
2| _Jup PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 RAkFgC~
6) 点击
，进行光程分析 eG)/&zQ8 .f!eRV.& PS1：左图为相位vs频率图 )9W# 5V$
cX]{RVZo-/ 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) #5 "<.z
Zp(P)Obs# 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 pQ2)M8 gf PS1：时间偏移量为33.3656ps Q*J ~wuE2
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 ?lw[ 'C? f"P:X{ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 $@f3=NJ4k
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 X52jqXjg
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ,Vn]Ft?n
m$ UT4,Ol 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 8`*9jr
PS：电场振幅在时域中的分布 ";Xbr;N
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 b2@ x(5#
<{).x 6 PS:转换为真实的场 zinl.8Uk
PS：将包络函数转换为真实场 (7#lN
11) 其它场测量工具 >wm$,%zk
bb_jD^ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 [/,6O Fea\ eB PS：在输出光场上划定线段 ImY*cW=M
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 )BTs *7 j
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 _"Ke=v_5
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 JfINAaboi
$0C/S5b *A9{H>Vq
QQ：2987619807
