建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 0YsBAfRG
qvH RP@ 使用工具箱：基本工具箱 (^lw<$N
kklM" Av 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 q'9}Hz
N"k
IQe*}1 自由空间传输距离：10mm + C aA%u
XLq%nVBM8\ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 t^')ST
99/`23YL 1) 脉冲传输 rY:A LA
,GVD.whUl 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 n 97pxD_74 %4#Q 3YlyD
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： 5J vrQGvL 2) 复数场 :Sc"fG,g)
|,)=-21&; 传输时间用 来表示 =" Sb>_
aM6qYO!jA
脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 I[g;p8jr
vw5f|Q92 脉冲的载波频率为 NW%u#MZ[h
Kh' 7 N! 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： V'Z Z4og 9snc
*< 3) 时间傅里叶变换 bd &
/B&a
sgxD5xj}4 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： G9qN1q~ <n|ayxA) 类似的定义同样适用于复数场 !ma %Zk
;D>*P zj 4) 包络函数 TD Y2
M
%j4AX VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： y7Sey; 其对应的频域谱为： 'jr[
?WQ
lXnzomU 
1[U`,(C1
]8~{C>ch$ 1) 构建脉冲光源 lHI ;fR i"Z l.3|0lopX) PS:高斯脉冲光谱窗口 9o< 5 Z=
H5J1j*P<d 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 =Ul{#R
z
lk/[ xQ/ 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 tA{B~>
VxTrL}{(6 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) MUjfqxTT
P;7
Y9} STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) @;1Ym\zc
Nfo`Q0\[P STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) g*-%.fNA
Xub<U>e;b STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) *74VrAo
ekV|a1) STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 mYRsM s
[PP &}.k4" STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Mep
c t
c80!Ub@ 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 k[<Ux h%
JC#M,j2 
2T &n6t$p
4Uzx 2
5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 Nay&cOz 
5!V%0EQqw PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 v iXt]0
6) 点击
，进行光程分析 W^8Ms dM zNRR('B ? PS1：左图为相位vs频率图 /OtLIM+7~{
W^" C|4G } PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) K}a3Bj,
LAjre C<W 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 l)K8.(2 PS1：时间偏移量为33.3656ps Z#znA4;)
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 Zog&:]P'F K|V<e[X[V PS:在中心位置处测量光场随波长变化 `E:&a]ul
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 J *nWCL
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 {[:] }m(c
RTQtXv6mD PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 dW#T1mB
PS：电场振幅在时域中的分布 u [D z~
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 W \1V`\gF
^=@`U_(,G PS:转换为真实的场 {\p&?
PS：将包络函数转换为真实场 oUNuM%g9Dy
11) 其它场测量工具 <; P40jDL
Q4e+vBECkq 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 HF;$Wf+=J #Mm1yXNu PS：在输出光场上划定线段 }BN!Xa
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 C.N#y`g
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅
H_vGa!_
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 g|=1U
.9V hDrCK h,@tfd U^
QQ：2987619807
