建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Vm}%ttTC
<GHYt#GIZ+ 使用工具箱：基本工具箱 ,#d? _?/:O
<<](XgR( 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 U7uKR v9
C98]9 自由空间传输距离：10mm 'bld,Do6
,lA.C%4au~ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 6
5y +Z
;$Y4xM`= m 1) 脉冲传输 )irRO 8
rqP FU6 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 r:&` $8$ o&AM2U/?
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： P `s 2) 复数场 kg@>;(V&
*Bu UHjTv 传输时间用 来表示 \Y6WSj?E
c|F[.;cR 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 [.RO'>2z
w C `+ 脉冲的载波频率为 [aI]y =v
/ XnhmqWm% 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： ? (*t@
{k h~{aG o 3) 时间傅里叶变换 H$G0`LP0/a
DvvT?K 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： A)%A!
?4H i- 类似的定义同样适用于复数场 mUS_(0q
:qChMU|Y6 4) 包络函数 5_XV%-wM
&Tl
0Pf VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： % dQxJMwj 其对应的频域谱为： ` PYJ^I0
dl hdsj: 
" D ?z
"\0v,!@ 1) 构建脉冲光源 Qne/g}PD` 5M9 I, u7?$b!hG^C PS:高斯脉冲光谱窗口 DJgTA]$&
lA>DS #_ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 V& C/Z}\
+ }f9 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 r5!/[_l
s21wxu: STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) _`64gS}^
}Tf9S<xpq3 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) BD`2l!d
L%>n>w STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) t3dlS`O
5jUYN-$GO STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) <7-J0btV
35tu>^_#V STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 gY@N~'f;"
UI>Y0O STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 SM`w;?L:?
Ok n(pJ0 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 pZtu&R%GU
;j4 ? >3 
kWdi59 5
L[=a/|)TBV 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 |j 6OM{@ 
]O]GeAGC2 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口
ss5 m/i7
6) 点击
，进行光程分析 -WYAN:s LVJxn2x6 PS1：左图为相位vs频率图 /="~gq@
QR1{ w'c 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) Ot]Ru,y->+
4C FB"?n0 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 1UKg=A -q PS1：时间偏移量为33.3656ps (
H6c{'&
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 }N*_KzPIa Y[L-7^o@y PS:在中心位置处测量光场随波长变化 .l@xsJn
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 n 5{Xj: }
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 y.[Mnj
U^Xm)lL 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 ij?
PS：电场振幅在时域中的分布 /PLn+ -
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] XZnQ
&LbJT$}V PS:转换为真实的场 r3>i+i42
PS：将包络函数转换为真实场 l GVEpCS}
11) 其它场测量工具 :sC qjz
3;a<_cE*@ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 v'e[GB 0 E Om:!D\ PS：在输出光场上划定线段 i\dc>C ;
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ~V$ |i"
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 X$yN_7|+
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 A\#iXOd
$ibuWb"a {c
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QQ：2987619807
