建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 LMN`<R(q]
uZ+"-Ig 使用工具箱：基本工具箱 L>lx kq8!Q
rl2(DA{ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 )`2ncb
^f 0-w`D 自由空间传输距离：10mm .bRtK+}F#
}*!_M3O VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Z`Jt6QgW
%|ioNXMu 1) 脉冲传输 ZTj!ti;5
7#*`7 K'P! 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 1uE M;O s ! ]QG
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： .&Sjazk0XO 2) 复数场 \5 a;_N[Ed
Fr<tk^~/ 传输时间用 来表示 .3wx}!:*|
|Qpd<L 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 .3>q 3sS
TxKNDu
脉冲的载波频率为 e?\hz\^
9)n3f^,Oj* 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： i-4? ]h k vq\L9$WJ 3) 时间傅里叶变换 Wd7qpWItjQ
VkId6k:>6C 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： e5w0}/yW/ ]w]:9w 类似的定义同样适用于复数场 ACI.{`SrQ=
%][zn$aa| 4) 包络函数 # U vWS
f'tQLF[r< 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： +xU=7chA 其对应的频域谱为： l=a< = i
{+gK\Nz 
XAB/S8 e
;0Ih :YY6 1) 构建脉冲光源 @# . a5 n8q %>.i7 dO9bxHMnM PS:高斯脉冲光谱窗口 _+Uf5,.5yU
#?Ob->v 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ,0?3 k
b8 6c[2 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 20M]gw]
3'7X[{uBr STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Zlv`yC*r
awLSY: JI STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) kPS i6ci
w-Q=oEt STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) |9)y<}c5oM
z:08;}t STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ("=B,%F_
n ,@ ge STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 3)l<'~"z<
r90R~'5x9 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Zj)A%WTD,
oCKn 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 iH-(_ $f;
;v ~xL!uQ 
3B4C@ {
// #]CsFiP 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 xz} =C:s 
\~T& C5 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 x`K"1E{2
6) 点击
，进行光程分析 `CG% Y>+ hM8F N PS1：左图为相位vs频率图 z~jk_|?|?
1+ V<-I@{ PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) %k k~qvW
(>-(~7PR 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 #aadnbf PS1：时间偏移量为33.3656ps V|;os
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 _9 z+xl ?9z1'6 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ho6,&Bp8
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 :Lq=)'d;6
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ::Pf\Lb>
Bs<LJzS{V PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 8qs 8QK
PS：电场振幅在时域中的分布 FNXVd/{M3
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 uJJP<mDgA
U> {CG+X PS:转换为真实的场 Bh6lK}9
PS：将包络函数转换为真实场 q/3co86c
11) 其它场测量工具 N| |s#
}ct*<zj[~u 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ^NO;A=9b[ :LD+B1$y PS：在输出光场上划定线段 P~@I`r567
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 R)9FXz$).
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 K(}<L-cv
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 ypY7uYO^"
Xgo`XsA ~h444 Hp=
QQ：2987619807
