建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 A@Dw<.&_I
Q`D_| L 使用工具箱：基本工具箱 )5
R=Z<
IH"6? 9nd 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 HJY2#lSha6
AoyX\iqQ 自由空间传输距离：10mm 1x,tu}<u^
h\'n**f_x VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 4
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4!wR_@W^El 1) 脉冲传输 ."Y
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/Ju;MeE9 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 S .a% M.>l#4s,'
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： Ox@P6|m 2) 复数场 ZIF49`Y4TF
3*@5S]] 传输时间用 来表示 h5K $mA5
LlSZr)X 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 OD_W8!-
I&YSQK:b 脉冲的载波频率为 9`9R!=NM
fYW6b[lI 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： -!
K-Htb- w[ ~ #av9 3) 时间傅里叶变换 ^53r/V }%
jkvgoxY 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 2r Zx Sg ZGd!IghL 类似的定义同样适用于复数场 *2X0^H|dS
1u9LdkhnY 4) 包络函数 ?)#5X_V-q
{ . ?/) VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： Kx%Sku<F' 其对应的频域谱为： G2FXrkU
]H1I,`=@ 
(V HL{rj
~T89_L 1) 构建脉冲光源 /QJ?bD#a z+>}RT] f1(+
bE% PS:高斯脉冲光谱窗口 J:\|Nc?
Qg<(u?7N 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 (!zy {;g|
|*0<M(YXN 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 "%x<ttLl
y?q*WUh
STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) qZA).12qS
w/ K _B:s STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 5hy""i
@Rw!'T STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) Kp ,M"Y
`9 b7>Nn< STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) P- >y_4O
MHC^8VL STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 9uQ 4u/F
\R;`zuv STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 8M `#pN^
Z LD}a:s 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm VH1d$
;/rX Qe1 
r'*}TM'8
i?F
>+ 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 6 M*O{f 
; IokThI PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 6ZQwBS0Y
6) 点击
，进行光程分析
M EGv} L#
2+z@g PS1：左图为相位vs频率图 *NCl fk Z
'4#}e[e 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]0JC/R6(@
s=QAO!aw 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ?C A, PS1：时间偏移量为33.3656ps F;<xnC{[
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 #: [<iSk *=*AAF PS:在中心位置处测量光场随波长变化 HI11Jl}{
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 `p ;I}
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 > b{q.
Bjz P z 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 8 {X"h#
PS：电场振幅在时域中的分布 !GNBDRr
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 ] A+?EE2/
T]=r Co PS:转换为真实的场 nPy$D-L,
PS：将包络函数转换为真实场 @("a.;1#o
11) 其它场测量工具 LpqO{#ZG
lH6OcD:kj 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 4Q6mo/=H &?yZv { PS：在输出光场上划定线段 J:zU,IIJ
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 [ S>2ASj
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 20nP/ e
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 O2%?
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QQ：2987619807
