建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 OYTkV}tG
]-/VHh 使用工具箱：基本工具箱 ckE-",G
Dwfu.ZJa 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 b B3powy9
b2&0Hx 自由空间传输距离：10mm dVT$ VQg
9m~p0 ILh VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 `&c kZiq
U#WF ;q0L 1) 脉冲传输 P?of<i2E
^ sLdAC 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 q6V> zi 'kO!^6=4M
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： lchPpm9 2) 复数场 CN8Y\<Ar
tG22#F` 传输时间用 来表示 ={@6{-tl
JO6)-U$7UG 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 ok\vQs(a
z/ @slT 脉冲的载波频率为 6fEqqUeV
1ztG;\ 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： >V8-i` K} X&AJ5A 3) 时间傅里叶变换 ML56k~"BL
7} 5JDG 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： "n5N[1b k dn$!& 类似的定义同样适用于复数场 y ,,dCca
EaY?aAuS: 4) 包络函数 >$/>#e~
Xr GglBIV 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： 8 \A#CQ5b 其对应的频域谱为： HJ[c M6$2
@>2i+)=E5 
!Pfr , a
w ;:*P 1) 构建脉冲光源 j[J-f@F \Y #r~# I}U q\4Xs$APq PS:高斯脉冲光谱窗口 0)e\`Bv
Zaf:fsj> 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 .2Elr(&*h
hT&Y #fh
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 ,CcV/K
9ZsV y STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ,K"U> &
W/bQd)Jvk STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) :zke % Yx
8COGs WK STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) a a/(N7
A> ;bHf@ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) k:#!zK}
6@F9G 4<Z STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ;) z:fToh
Nv }=L
: E STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ' ;FnIZ
E`usknf>l 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 tOd&!HYL
_P 3G 
PQSP&
& 4x}ppX 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 UapC"XYJ 
S8wLmd> PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 5o'FS{6U
6) 点击
，进行光程分析 RVA (Q[ ; c&?m>2^6 PS1：左图为相位vs频率图 l<LP&
03qQ'pq 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) %i9E @EV
RSyUaA 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 %G/ h D PS1：时间偏移量为33.3656ps K6/Q}W
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 )D5"ap]fX u=?.}Pj PS:在中心位置处测量光场随波长变化 5 z8d}
I
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Fg5kX
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 .B]MpmpK
vkx7paY_ 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 7cT~oV !G_
PS：电场振幅在时域中的分布 *K6g\f]b #
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 ]7F=u!/`<C
HJLG=mU PS:转换为真实的场 9`A;U|~E@
PS：将包络函数转换为真实场 $%CF 8\0
11) 其它场测量工具 $m%f wB
D JXmGt] 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 3G)# 5 Lf< Yz/md1T$ PS：在输出光场上划定线段 NMa} {*sQ
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 vMi ;+6'n>
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 9N%We|L,c
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 D9 C aFu
&0OG*}gi hOu3 bA
QQ：2987619807
