建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 $ /R r|<
w+ MCOAB 使用工具箱：基本工具箱 3/d`s0O
( q8uB 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Fkq ;Q
4\Nt"#U)g 自由空间传输距离：10mm 1 UyQ``v/
/U1&#"P VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 P/9iB/
xNLvK:@0p 1) 脉冲传输 Y#[Wv1hi
"V7
SB 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 -h n~-Sy+ e3YdHp
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： 6B pm+} 2) 复数场 i7 *cpNPO
E
0k1yA 传输时间用 来表示 gJkvH[hDY
Qx{[#[Da 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 %BV 2 q
IJnh@?BC 脉冲的载波频率为 XwerQwO=
0qd gt 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： Z3jtq-y uoX] #<1J 3) 时间傅里叶变换 Gd= l{~
#" 3az8u 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： b0vbE8wa
fa=OeuI 类似的定义同样适用于复数场 c <T'_93
L EM^8G]O 4) 包络函数 aucQZD-_"
<kY | | 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： [p
6#fG * 其对应的频域谱为： 3aK/5)4|B
,vN0Jpf}\8 
jT6zpi~]E
`U~Y{f_!H 1) 构建脉冲光源 ZJ|@^^GcL - 4}I02 %uV bI'n) PS:高斯脉冲光谱窗口 @C}Hx;f6
#"Wh $x% 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 .W9/*cZV0
4_A9o9&_Rh 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 ;4g_~fB
x: Nd>Fb STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) |>Xw"]b;
@|2}*_3\ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) S dI/
E\%'/3o STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) f%1Dn }6
c= -2c&=& STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) H=7z d|W
_ `Abz2s STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 0 CJ4]mYl
i N}B Md.U STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 7%(|)3"V
v7 l4g& 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm JKFV7{ %Gl
F! |?S: X 
BBg&ZIYEh
GW(-'V/ 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 YS_9M Pi 
a oZ`C3 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 cZ"
Ut
6) 点击
，进行光程分析 7{vnhl(Z b=#3p PS1：左图为相位vs频率图 z"eh.&T
9u 'hCi( PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) `R} D@
@ 'EP$!c 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 J-W, ^% PS1：时间偏移量为33.3656ps .2 xp.i{
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 O ).1> \w
6%J77 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 o3;u*f0rWn
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 $E^#DjhRQ3
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 VD \pQ.=
NRS!Ox PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 Z?%j5G=4w
PS：电场振幅在时域中的分布 ZS uMQ32
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 |wf:|%
dkV%Pyj PS:转换为真实的场 "9[K
PS：将包络函数转换为真实场 'D Qp
11) 其它场测量工具 YkcX#>,
,EgIH%* g 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性
,i2%FW B;8YX>r PS：在输出光场上划定线段 JH~v e
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 .P=uR 8
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 &DX9m4,y
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 *JG?^G"l
S.+)">buH @j$tpz
QQ：2987619807
