建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 p^S]O\;M7
j5QS/3 使用工具箱：基本工具箱 sz4)xJgF (
UlF=,0P 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 sz}YX R=m
wju2xM 自由空间传输距离：10mm v,qK= ]ty
~`-z"zM:p VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 =23JE'^=
8JvF4' zx 1) 脉冲传输 DWT4D) C,U
j <[+vr j 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.
b2e 1z AT.WXP0$A
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： <7Igd6u 2) 复数场 doM}vh)6
29#& q`J 传输时间用 来表示 XoI,m8A
LU
"e9 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 2' fg
3N%%69JN) 脉冲的载波频率为 9;,_Q q
Gc6`]7 s 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： bj)dYj f
wbg_%h: 3) 时间傅里叶变换 ^@V$'Bk
PW a! 7n#A 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： P){F2&!P 0{u31#0j 类似的定义同样适用于复数场 *oR`l32O0z
-UgD 4) 包络函数 O%:EPdo U
NKae~ 1b 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： B1\@ n$ 其对应的频域谱为： 3 8(Cj~u=3
@mM ])V 
zQsu~8P X
mM LxT3Ci8 1) 构建脉冲光源 +Fu=9j/,j L\ p@1N?K e> "/Uii PS:高斯脉冲光谱窗口 Nc4e,>$]&
z>_jC+ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 6OeRBD&
|cZKj|0> 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 [p3)C<;ZC
"f'pa&oHi STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 8!e1T,:b
@r.u8e)l STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ?R2`RvQ
0:< dj:%M STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) G4Y]fzC
P<@Yux# STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 3W*O%9 t7
M[9]t(" STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 Yjo$^q
0M e *X STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Q<]~>cd ^
gB\
a 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 F[ca4_lK
_SS6@`X 
Oh9jr"Gm=
lqC
a%V 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 <{\UE~ 
Q+4xU PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Vab+58s5
6) 点击
，进行光程分析 LGb.>O^ 9H I9([Cs PS1：左图为相位vs频率图 L|D SEth
x+h7OvW{ 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) Z4#lZS`'A
mUi|vq)`=D 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 IyE9G:fY PS1：时间偏移量为33.3656ps w +vYD2 a
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
G
$u:1& XK:KWqW PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Jt4T)c9
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 l\8 l.xP
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ],%}}UN
!Xt=+aKN 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 Z+"%MkX0
PS：电场振幅在时域中的分布
mea]m)P
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 ~mUP!f
)i; y4 S PS:转换为真实的场 i,/|H]Mzr
PS：将包络函数转换为真实场 LyA=(h6
11) 其它场测量工具 7`3he8@ze
;FY iXK% 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 qIQvix$8 o{\@7'G PS：在输出光场上划定线段 %^RlE@l9
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 :xd&V%u`
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ?Mp)F2'
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 Fs:l"5~>1
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QQ：2987619807
