建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ` V}e $
Zvd^<SP<? 使用工具箱：基本工具箱 b&BSigrvou
|A".Mo_5 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ^&iUC&8W
: E `N0U A 自由空间传输距离：10mm <^?64
l?:!G7ie VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 q.6$-w
W)I)QinOH 1) 脉冲传输 uc@f# (-
TY[{)aH{S 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 E5.3wOE 3dG[ dYj
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： \M>}-j`v 2) 复数场 z}v6!u|iZu
ju PW!u 传输时间用 来表示 2x-67_BHY=
j8*fa 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 o*7`r ~
#Jt9U1WbF 脉冲的载波频率为 h~rSM#7m
j,")c'r&dD 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： `N%q^f~ $ qk2! 3) 时间傅里叶变换 .Ua|KKK C
P#5&D*`}h 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： 5/-{.g 4:A dn?" 类似的定义同样适用于复数场 Iuk!A?XV
?5d7J,"<h 4) 包络函数 .du FMJl
>gqM|-uY 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： U5 ~L^ 其对应的频域谱为： )0Av:eF-+
q~9Y &>D 
c`
^I% i
L=W8Q8hf 1) 构建脉冲光源 z>$AZ>t%J$ *I 7$\0Q :=u Ku'~ PS:高斯脉冲光谱窗口 U JO
6j9P`#L t 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 Ht.0ug
cTf/B=yMi 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 b d],fNgJ
sV{M#UF2 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) r:u,
3#7D
g't STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) .\1{>A
bM`7>3
d7E STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 5yO %| )
QF 2Eg STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) W#1t%hT$
C"w>U STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ,<]X0;~oB
}{<@wE%s STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 alM
^
X
$agd9z,&m 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[3J5 4`g1
V 4Y w"J 
.0$$H"t
dY>oj<9 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 _B4H"2}[Y 
j_2- PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 RM2<%$
6) 点击
，进行光程分析 H% c:f :BFecS&i5 PS1：左图为相位vs频率图 (xnXM}M&2Y
{ MK. jw9/ 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)
)L}6to
z& !n'N <C 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 B16,c9[ PS1：时间偏移量为33.3656ps ]<\Ft H
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 QAiont ,! w>M8 FG(4] PS:在中心位置处测量光场随波长变化 8RC7 Ei
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ~4YU
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 _G]f
v'
$@y<.?k>UP 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 I@x^`^+l
PS：电场振幅在时域中的分布 ]mEY/)~7
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 Vo*38c2
f=%k9Y*) PS:转换为真实的场 ~3YN;S t-
PS：将包络函数转换为真实场 Y0`=h"g
11) 其它场测量工具 Nrp0z:
RtZK2 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ^(5Up=.EA %hcn|-" F PS：在输出光场上划定线段 =?Y %w%2
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 </,RS5ukn
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 E3X6-J|
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 z:C
VzK,
fh rS7f'Zd ,A`.u \f(:
QQ：2987619807
