建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 R4rm>zisVX
zL!~,B8C 使用工具箱：基本工具箱 6^z \;,p
i2%m}S;D9 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ~)_ ?:.Da
YO!7D5rV # 自由空间传输距离：10mm l1|,Lr
EX_sJ c VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ?GD? J(S
bCx1g/
1) 脉冲传输 !O -_Dp\#
n4_ :#L? 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 +K?N:w tP^mq>
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： mEc;-b
f 2) 复数场 r/$)c_x`
I~5fz4Q 传输时间用 来表示 ^@5ui;JV
,5+X%~' 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 x_iy;\s1
m+8b2H:V 脉冲的载波频率为 MHT,rqG
2Q'XB 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： 9xS`@ "` Wv*BwiQ 3) 时间傅里叶变换 pZJQKTCG
<{xAvN( : 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： :Ac N b !m:PBl5
类似的定义同样适用于复数场 2WECQl=r
a=T7w ;\h 4) 包络函数 P(i2bbU
<GmrKdM VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： ~JRu M P 其对应的频域谱为： 96E7hp !:
iF_r'+j 
8cPf 0p:
.q[s k 1) 构建脉冲光源 =2 8H^rK{ |3lAye,t)a 9n\ #s~, PS:高斯脉冲光谱窗口 KA{DN!
.VEfd4+ni{ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 IV#My9}e
>W]"a 3E 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 Tvw2py q
adr^6n6 v STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) #_L&
#2'&=?J1r STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) c1!/jTX$
E6-(q!"A STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 1Kf
t?g
@.@#WHde STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) G` lhvpifG
x<7` 109] STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 VP[!ji9P
z>g& ?vo2 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 RIqxM
x[@3;_'K 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 @O0 vh$3t0
!4.^@^L|\ 
uqeWdj*Y
7Bd_/A( $ 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 /,%o<Ql9 
G.ARu-2's PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 lc(iy:z@
6) 点击
，进行光程分析 1L
qJ@v0 ly5L-=Xb PS1：左图为相位vs频率图 Ijro;rsEKM
* G|]5 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) N ^`Efpvg
/j \TmcnU^ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 VO OThdR PS1：时间偏移量为33.3656ps O Wfj<#}t+
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 DOU?e9I2 8_$2aqr PS:在中心位置处测量光场随波长变化 @<JQn^M
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 1Nu`@)D0
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 0DT2q M[,
emIbG kH PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 R}<s~` Pl
PS：电场振幅在时域中的分布 kakWXGeR
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 _JO @O^Ndd
/`@> v$oo PS:转换为真实的场 r_RT tS#
PS：将包络函数转换为真实场 wIHz TL
11) 其它场测量工具 SntYi0,`
Gw, kC{:C 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 (W/UR9x)|d {moNtzE; PS：在输出光场上划定线段 gq &85([
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 (2)9TpE;
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 !Shh$iz
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 }}R!Y)
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QQ：2987619807
