建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 GPz(j'jU
b V+(b9 使用工具箱：基本工具箱 Dl( 3wgA
q;g>t5]a 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ~c^>5 4
XR2~Q)@ 自由空间传输距离：10mm MTg:dR_
9vUO *D VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 'm1N/)F
^z1&8k"[^ 1) 脉冲传输 X+L) -d
VVH.2&`I 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 3$.deYa$R ^k5ll=}
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 ,R&<2 2) 复数场 "k*PA\ U
3.22"U\1: 传输时间用 来表示 ;c~cet4
u H/w\v_I 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 {^(ACS9mL
EVp,Q"V ] 脉冲的载波频率为 1XM^8 .;
N H$r
Z7$ 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： @KX
\Er 2
rw% H 3) 时间傅里叶变换 qmO6,T-|
'!l 1=cZD 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： Ee4&g<X. ~|<WHHN ( 类似的定义同样适用于复数场 $o$
maA0
.ObZ\.I 4) 包络函数 ~U;rw&'H
^O^l(e!3 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： 0#w?HCx= 其对应的频域谱为： / }Jj
*K> l*l(f] 
a=M\MZK>
XGP6L 0j 1) 构建脉冲光源 t]7&\ihZi~ X[f=h= | #fT* ]NN PS:高斯脉冲光谱窗口 )Ke*JJa q
$O9^SB 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 D8
hr?:I9
bh^LIU 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 8_T6_jL<
{?'f yEeg STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 7 S?4XyU/o
A&nU]R8 S STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 3 p0LN'q]A
]\7]%( STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ^Z:~91Tv-_
G:zua `u[ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) *S/_ i-ony
,o)d3g-&g STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 [Q=dC X9%
fk_o@
G!0 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 {&"N%;`Q
v{}#?=I5 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 [B+W%g(c-
`Od5Gh 
-jMJAYj V
6`f2-f9%iq 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 lsJnI| 
Dk? \)lD` PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 33!oS&L
6) 点击
，进行光程分析 ki85!k=Q2 ~8lwe*lNV PS1：左图为相位vs频率图 Th=eNL]
x
g0iN'e'K 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) ?M[ A7?
=jN *P? 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ;<leKcvhQ& PS1：时间偏移量为33.3656ps o<N nV
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
EW3(cQbK rwGKfoKI PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ,T2G~^0
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 `QXErw
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 JU4q zi
U~pV) J 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 ]MxC_V+ P`
PS：电场振幅在时域中的分布 # 5f-`~^C{
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 Z?\ 2F%
'#k0a,<N PS:转换为真实的场 ONe# rKJ_
PS：将包络函数转换为真实场 %"P,1&\^
11) 其它场测量工具 #FNcF>3>
?]*^xL;x? 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 qzT uxo0B 2sJ(awN > PS：在输出光场上划定线段 HaP}Y :p
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 .FLy;_f+
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 |9B.mBoX
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 ?Orxmxc
2
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QQ：2987619807
