建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 %vW@_A~
fA8 ,wy|> 使用工具箱：基本工具箱 8g3 6-8
j0J6ySlY 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 /#tOi[0[
`!i>fo~ 自由空间传输距离：10mm ~%]+5^Ka]
o\N),;LM VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 [Mx+t3M
7j ^,4; 1) 脉冲传输 ^Kn}{m/3Y
o.,hCg)X 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 , vWcWT ~sOAm
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： [|vd r. 2) 复数场 Lr`yl$6
Yv>% 5` 传输时间用 来表示 1'ZBtX~A
um/iK}O 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 zJPzI{-w|
!( /dbHB 脉冲的载波频率为 #jQITS7
SO |$X 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： L9T|* ?|| '2eggX% 3) 时间傅里叶变换 _T1|_9b
:p89J\ 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： (f7R~le yovC~ 类似的定义同样适用于复数场 ]`LMy t0
YM-,L-HMA 4) 包络函数 kEi!q
q%nWBmPZ~y 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： z hS\|tI 其对应的频域谱为： 6:H@= fEv
o<Q~pd#Ip, 
lwSA!W
HUZI7rC[=) 1) 构建脉冲光源 $%ps:ui~X MFRM M%` Vf0m7BJc3 PS:高斯脉冲光谱窗口 t\ ym4`"
*~cq
(PFQ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 F.4xi+S_
^)TZHc2a[ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 A \LMmg
I=0`xF|4K- STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) jx J5F3d
G@s
rQum( STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) b:2# 3 ;)
^tI
,eZ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) tmKHT
%AaZc=a[c STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) =nG g k}Z
W|4:3 c4 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 EJrP{GH
\<TWy&2& STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 qf;x~1efC4
) vn {?Ulj 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm G8}k9?26(
@P@?KZ..v! 
3%P<F> 6
J
3s;^p,9
Y 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 x. 8fxogz 
}Y:V&4DW PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 7_HFQT1.N
6) 点击
，进行光程分析 uVN2}3!)Y W[/Txc0$ PS1：左图为相位vs频率图 }p5_JXBV
3$G &~A{ 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) zncKd{Q\tP
||D PIn ] 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 u:.w/k%+ PS1：时间偏移量为33.3656ps Y
\ Gx|
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 =U'!<w<- 8wV`mdKN PS:在中心位置处测量光场随波长变化 C c P OK2
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 [4w* <({*
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 $7" Y/9Y
qF\w#nG PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 zX lcu_rc
PS：电场振幅在时域中的分布 !#d5hjoX
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 ;6 :9 EEd
.d I".L PS:转换为真实的场 {8>g?4Q#
PS：将包络函数转换为真实场 ,BUrZA2\U$
11) 其它场测量工具 (\ge7sE-oo
1*" 7q9 x 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 [;H-HpBaa bmu] zJ PS：在输出光场上划定线段 h+=IxF4
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 4_kY^"*#"
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ]~2iducB,
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 |sd G<+
:_}xN!9LA Om^(CAp
QQ：2987619807
