vs~*=d27Pf
建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 h.nz kp5
=E}/Z
使用工具箱：基本工具箱 JS9q'd
\XC1/LZQ
脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ("Zi,3 "+
eo!z>9#.
自由空间传输距离：10mm eC?N>wHH
tBrVg<]t
VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Eq
t61O$x
TUG3#PSnm*
1) 脉冲传输 @y +Wl*:
OR3TRa XD
作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量
Xma0k3;-
F>OYZOC]
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： ~F WmT(S
2) 复数场 ~c4Y*]J
Lxl?6wZ
传输时间用 来表示 N}\i!YUD
||qW'kNWM
脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 &A~ 1Q#4
nN[,$`JD,
脉冲的载波频率为 ,Fb#%r %
pxgv(:Tw
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： H_9~gi
q+<TD#xoL
3) 时间傅里叶变换 Js'|N%pi
g&
{YHq^+
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： xe d$z
X:YxsZQ 5Y
类似的定义同样适用于复数场 <R2bz1!h.
^pn:SV
4) 包络函数 t;'__">:q
*fE5Z;!}
VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下：
FkH4|}1
其对应的频域谱为： }G]]0Oi2
 h <?Vzl
脉冲在自由空间的传播的模拟 sviGS&J9h
_$r+*nGDz
1) 构建脉冲光源 W*P/~U=
@ ~PL|Pp_
74Lq!e3hMF
PS:高斯脉冲光谱窗口 56fcifXz@
1_A< nt?'R
生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 5z0SjQ
o^Ms(?K%t
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 |KuH2, n0
'E9\V\bi
STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) tYnNO K*|
<|v]9`'
STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) DwoO([&I
W )\~T :Kn
STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) .2`S07Z
Jg@PhN<9
STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) dD=dPi#
|',Gy\Sj
STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 J5429Soo
0 j6/H?OT
STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 l/Sb JrM*
.Ir 5gz
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 w9vqFtj
 t'^/}=c-
4) 点击▷Go! ，进行场追迹 9mr99 t A
PS：高斯脉冲光源自由空间传播，在虚拟屏上的光分布 E#J +.&2
jfk`%C Ek=
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 <Dl7|M PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA) PS：光程分析器窗口 g^=p)h3
>=wlS\:"
6) 点击 ，进行光程分析 h&&ufF]D
E NygD
PS1：左图为相位vs频率图 oTZNW
@Kp2l<P
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) "Q ^Ck7
Y7 = *-
7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移PS1：时间偏移量为33.3656ps t
7+ifSrz
G >bQlZG
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 i&RPY bT{
PS:在中心位置处测量光场随波长变化 5EM(3eY ^q
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 >A#]60w.
u[})|x*N
9) 点击 键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 %+qD-{&
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 SZNM$X|T
PS：电场振幅在时域中的分布 Ie ll`;
PE0A `
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 USv: +
.
PS:转换为真实的场 p1q"[)WVn^
PS：将包络函数转换为真实场 M #UW#+*g!
,F]Y,"x:
11) 其它场测量工具 6|L<?
X
[?^,,.Dd
线测量工具 ，即显示某线段上光场的分布及特性 `$7. (.#s
PS：在输出光场上划定线段 ,!G w40t
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ;kDz9Va
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 `;L>[\Xi
~J)_S'
#
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 IOt SAf
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