建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 @0z 0m;8
Ug7`ez4vw 使用工具箱：基本工具箱 2;4]PRD6w
J q$_=X& 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 rX 33s
G#e9 $! 自由空间传输距离：10mm 2f19W#
'0
{} _ Nep/; VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 *p&^!ct
;%u_ ;,(( 1) 脉冲传输 I vTzPPP
S jVsF1d_ 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 |rHG%VnBH !%c{+ ]g
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： u C,"5C 2) 复数场 +M'aWlPg,
5: daa 传输时间用 来表示 ><NI'q*cQ
Zc'|!pT _ 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 VG_uxKY
-)1-~7
r 脉冲的载波频率为 < <=e9Lh
?a5h iN0 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： 1, "I= zL:&Q< 3) 时间傅里叶变换 :}y9$p
$#% U\mI z 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 4_PCq Ep) \ Md
3 类似的定义同样适用于复数场 ^WE4*.(
#D+7TWDwNt 4) 包络函数 _o m0
e=5)
O:
,$% 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： eV"!/A2:N5 其对应的频域谱为： <9P4}`%)3
5Sr4-F+@% 
D.'h ?^ kA
XJqTmj3
1) 构建脉冲光源 .VT;H 1# 8b| OXWl 7 vn%kW=$ PS:高斯脉冲光谱窗口 %.mEBI=hs
lnS(&`oh\= 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 GCDwWCxh
M!1U@6n!=) 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 lT2 4JhJ#
f-;$0mTQ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) I>PZYh'.T
TZ[Zm STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 1y
J5l,q
LL&ud_Y STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) =#qZ3 Qz_
~q)u(W C| STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) JB3 "EFv
5 7wFf-P STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 /F.Wigv
oM!xz1kVL STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 kb71q:[
{~SaRB2<' 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm hi ~}
"#yJHsu] 
iPq & Y*
~C-,G"zw&G 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 9'?se5\ 
bB!#:j>(v PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ?38lHn`FyQ
6) 点击
，进行光程分析 c.A Yx I" T .REq4< PS1：左图为相位vs频率图 A4.4Dji,x
-(i(02PX PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) sIy
~*M$O & 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ?+ ~cA^-3T PS1：时间偏移量为33.3656ps |?d#eQ9a
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 Wy4$*$ 8"%RCE PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Y4E/?37j
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 8S]".
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 S${Zzt"
Kv37s0|g 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 ZrO!L_ /
PS：电场振幅在时域中的分布 ).5RPAP
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 }lP;U $
k'T^ dY&c PS:转换为真实的场 lhH`dG D
PS：将包络函数转换为真实场 n(1')?"mA
11) 其它场测量工具 (@r
`$5D.b
#*9-d/K 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 0p(L ' (Glr\q]jF\ PS：在输出光场上划定线段 T f4tj!t-
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 z ce`\ /:
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 O s&n
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 )w h%|
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QQ：2987619807
