建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 cZL"e
c [ff|-<g 使用工具箱：基本工具箱 >T~{_|N
LnZz = 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场
~PuPY:"
KnZm(c9+ 自由空间传输距离：10mm wSIt"g,%
O\OG~`HBN VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 2ok>z$Y
{ b/60xl? 1) 脉冲传输 c<J J uG
nC`#Hm.V% 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 *goi^ Xp R|NmkqTK~(
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： 7"4|`y^# 2) 复数场 )X\3bPDJR
TQ@*eoJj 传输时间用 来表示 >E"FoZM=
9>@_};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
=sG (l
%X G X( 脉冲的载波频率为 ? dSrY
mMT7`r;l 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： :CHCVoh@95 M~N'z / 3) 时间傅里叶变换 lu-VBVwR
r(v k2Qy 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： ,\}V.:THF !;CY
@= 类似的定义同样适用于复数场 $BH 0W{S
@292;q i 4) 包络函数 6t]oSxN
"
I`YJEv 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： z=)5M*h 其对应的频域谱为： ^r ;}6
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E 
>wcsJ {I
C
UBcU 1) 构建脉冲光源 <;9 vwSH> _rjCwo\
]g?G 0m PS:高斯脉冲光谱窗口 P!bm $h*3?
(:T~*7/" 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 o ]Vx6
, PN?_N 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 mg >oB/,'Z
s?%1/&.~ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) u> >t"w
$8i t&/JP, STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) fv NGGn!
}
A# C STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) {8I9 3]
ol `]6"Sc STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) i@B 5B2
5& 94VQ$d STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 yx/:<^"-$
p3x(:= STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Pi*,&D>{7
& a:>P>\ 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 IHagRldG
`hH1rw@7< 
/[EI0 ~P
, 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 0W=IuPDU 
i, RK0q?> PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 89 (k<m
6) 点击
，进行光程分析 ]U xx_1$, $k!@e M/R PS1：左图为相位vs频率图 U_I'Nz!^ t
f4w| PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) 8:M~m]Z+|
H
uE*jQ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 [9+M/O|Vs PS1：时间偏移量为33.3656ps \*_a#4a
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 3rR(>}:[V r2&{R!Fj` PS:在中心位置处测量光场随波长变化 =~HX/]zF
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 T_gW't>
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 .)W8
U [
!EKF ^n6 PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 uNx3us-
PS：电场振幅在时域中的分布 /-4%ug tD$
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 &$+yXN
#vS>^OyP PS:转换为真实的场 fwl
RwH(
PS：将包络函数转换为真实场 z-,U(0 .
11) 其它场测量工具 aX
?ON
\j K ?R
6 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 }Rt<^oya* s}HT x Y ; PS：在输出光场上划定线段 }D|"$*
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 j4NS 5
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ].1R~7b
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 ;CU3CLn
ke/o11LP FNm8j#c~Q
QQ：2987619807
