建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 vh9* >[i
90}{4&C.^ 使用工具箱：基本工具箱 K~x,s o
\u3\ T J 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 )&DAbB!O
o_b[ * 自由空间传输距离：10mm i%glQT
[&Xp]:M'D VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 TBhM^\z
Tt[zSlIMx 1) 脉冲传输 [\uR3$j#
)^h6'h` 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 ?HZp @ & +>w]T\[1~
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： W +XWS,( 2) 复数场 ~,'{\jDrS
/Y Kd [RQ 传输时间用 来表示 *OVB;]D3+
<3YZ0f f> 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 #c!:&9oU
:NzJvI< 脉冲的载波频率为 |Td+,>,
E$d3+`` 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： #u<Qc T@ )oEVafNsT 3) 时间傅里叶变换 z(PUoV:?
r@r%qkh(.@ 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\m35'v! sE9FT#iE 类似的定义同样适用于复数场 ~m%[d.
}e
e h# 37*- 4) 包络函数 N,ht< l\
B.<SC 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： We+rFk1ddt 其对应的频域谱为： ~iw&^p|=K
h@)U,& 
-"(*'hD
x_PO; 1) 构建脉冲光源 Z1Qz
LvWs ^<]'?4m] ;D5>iek5 PS:高斯脉冲光谱窗口 ?0b-fL^^+l
z,HhSW?&^ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 L
aTcBcI
c0Ug5Vr 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 owVvbC2<b(
t2&kGf" STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) K/4@ 2vF
vwR_2u STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) pj l%Jm
P - m_] , STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ycGY5t@K@
{f*Y}/@ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) X j?Wvt
~% hdy @ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 uf( ayDE
P \7DA4] STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 S :HOlJze
Ht`fC |E 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 o7y<Zd`Bj
8&QST!JGSX 
~NG M6+9
j KU2 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 `RTxc 
!0
7jr%-~ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 $ m`Dyu
6) 点击
，进行光程分析 +sNS '. }}k! # PS1：左图为相位vs频率图 0J R/V68$
$C16 }^ PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) !E7gI qo
w,~*ead 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 \0@DO W22C PS1：时间偏移量为33.3656ps 6] 4~]!
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 3 ML][|TR eSPS3|YYn PS:在中心位置处测量光场随波长变化 vrn4yHoZ
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ^`H'LD
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 wl=tN{R
]aN9mT
N PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 eAHY/Y!
PS：电场振幅在时域中的分布 7:`XE&Z
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 So5/n7
%$BRQ-O PS:转换为真实的场 H`[FC|RYyE
PS：将包络函数转换为真实场 I=`? 4%
11) 其它场测量工具 'CBwE&AL
=fSTncq 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 IRW0.'D n }gSoBu PS：在输出光场上划定线段 ; W0J
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 bGh&@&dHr
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 g$(Y\`zw
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 v[CR$@Y
* :"*' e9acI>^ w
QQ：2987619807
