建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 j;&su=p"
?ieC>cr 使用工具箱：基本工具箱 N*}g+ IS
X_wPuU% 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 `Y< FR
T $Rf 自由空间传输距离：10mm 0 SDyE
GUvEOD=p VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 D;oX*`
Up1e4 mNL 1) 脉冲传输 >yt8 gw0J
jH2_Ekgc;_ 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 AUm5$;o,/ {= T9_c
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： ff 2`4_ ,| 2) 复数场 ^r
9
-j}zr yG- 传输时间用 来表示 *)qxrBc0
k4~2hD<| 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 <L<d_
1xb1?/n1# 脉冲的载波频率为 ;v%f +
p) m0\ 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： O P\m~1 d01]5'f?o 3) 时间傅里叶变换 E Ks4N4k
LVBE+{P\5? 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： SH1)@K- @`:z$ 52 类似的定义同样适用于复数场 /
#D R|
!TP KD 4) 包络函数 1c*Xm MB
%v<BE
tq 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： A0gRX ] 其对应的频域谱为： 7toDk$jJRg
7E\k97#G 
/ yTPb
}9 I,p$ 1) 构建脉冲光源 h=MEQ-3jg X~ g9TUv8 F z@9
@ PS:高斯脉冲光谱窗口 +Z=DvKsTJ
cP >[H:\Xc 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 |sPUb;&~
Isg\ fSK<j 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 Ew*SA
. MH;u3U STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) kuW^_BROJ
$'93:9tg STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) H[U"eS."
~r?VXO p"
STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) NbUb LzE
a<l DT _2b STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) -$cO0RSY
O{ |Ug~ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 O c%W_Gb7
oR'u&\mB STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 C,Vvb B
jUd)|v+t 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 ]Yk)A.y
| ?4NlB6 
28LYGrB
y=SVS3 D 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 g,s^qW0vds 
`{9bf)vP6 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 < ,,X\>B
6) 点击
，进行光程分析 40HhMTZ0- \"6?*L|] PS1：左图为相位vs频率图 u Fn?U)
##a.= gl 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) |X;| =.
>1RL5 _US 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 V{n7KhN~Y! PS1：时间偏移量为33.3656ps %{&,5|8
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 - | 4 Oq KRb'kW PS:在中心位置处测量光场随波长变化 2&XNT- Qm
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 L"} tJM.d
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 QM@zy
4OFv#$[ 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 jGe% 'A N\
PS：电场振幅在时域中的分布 }mpFo 2
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 L wn
]Eq wDw4 PS:转换为真实的场 Tb\<e3Te_
PS：将包络函数转换为真实场 F(|XJN
11) 其它场测量工具 2 =uwGIF
'zOB!QqA`v 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 U< <XeSp bD. KD)5 PS：在输出光场上划定线段 HJJ; gTj
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 2@Oz _?O=
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 }VeE4-p B
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 WV}HN
5&qBG@Hw] n 0g8B
QQ：2987619807
