建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 WJ8i,7
N\rbnr 使用工具箱：基本工具箱 fs\l*nBig
YHl6M&*@ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 0X.pI1jCO
F8f@^LVM/ 自由空间传输距离：10mm %+qD-{&
6Z0@4_Y@B6 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Jc/*w
(z#qkKL{^ 1) 脉冲传输 ^ As^ hY^p
qy"#XbBeV 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 (i 1 ]+. YRqIC -_
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： eVS 6#R]'m 2) 复数场 h,45- #+
o/
ozX4C 传输时间用 来表示 b|P[\9
-r7*C :E 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>[\Xi
-)PQ &[ 脉冲的载波频率为 IOt SAf
nD6NLV%2x 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： f%;8] a9 N[:;f^bH49 3) 时间傅里叶变换 zuwlVn
;N#d'E\ 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： r3*0`Rup R.-2shOE' 类似的定义同样适用于复数场 q# $A l
INZs DM 9 4) 包络函数 >+ul LQqe
Wxx? iW , VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： OrNi<TY> 其对应的频域谱为： hCS|(8g
3 - Nwg9 U 
ux :czZqy
kZ~ 0fw- 1) 构建脉冲光源 ck s53/Z /}t>o*
x t"4RGO)jh PS:高斯脉冲光谱窗口 78T9" CS
}8`W%_Yk 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱
+uZ,}J
o`,|{ K$H 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 q$x$ 4
9.)*z-f$ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave)
~$cz` A
k V9S+ME STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 'RZ=A+% X
_$g6Mj]1z STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) Ja s=D
T%zCAfx m STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) )lh48Ag0t;
q% *-4GP STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱
0N 9` WK
IdTa tE|^ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 P5-1z&9O
$v5)d J 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm [&y ="6No
YD>5z V%!D 
' 9d<vW g
vz$-KT4e^ 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 TNun)0p 
YNHQbsZUI, PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Q5%$P\
6) 点击
，进行光程分析 v_=xN^R ~hiJOaCzM PS1：左图为相位vs频率图 wMc/O g
b~$B 0o) 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) "MS}@NLUW
uT1xvXfqP 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ,zXP,(x PS1：时间偏移量为33.3656ps cl2+, !:
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 QEtf-xNn^ j<,Ho4v}_ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 e
* 9 c33
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 <; e XbO>Q
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 o}^/K m+t
@9$u!ny0 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 Q#gzk%jL@
PS：电场振幅在时域中的分布 +`jI 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 VT@,RlB0
M8Tj;ATr PS:转换为真实的场 y&A0}>a:d
PS：将包络函数转换为真实场 [v0[,K
11) 其它场测量工具 Maw Wgd*
[- Xz: 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Wb)>AP L mE>v (J Y PS：在输出光场上划定线段 $RAS pM
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ioJ~k[T
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 :6h$1
+6
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/mKG yg
` @PHV nO;*Peob
QQ：2987619807
