建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ; 0`p"T0
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F! 使用工具箱：基本工具箱 D&r2k
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vs~lyM/ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ,HM~Zs
PC}m .tE 自由空间传输距离：10mm #yVMC;J?W
|]9Z#lv+I VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 !%{s[eO\
3V`.< 1) 脉冲传输 hu+% X.F4
pe1 _E
KU 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 oPA
[vY 1 9t'
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： qW6}^aa 2) 复数场 dE CH/vJ^
|r=.}9
- 传输时间用 来表示 9&`e jeD
H \Jpw 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 eZWR)+aq
d@72z r 脉冲的载波频率为 )bG d++2
|ozlaj 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： dnP3{!"b ].eY]o}= 3) 时间傅里叶变换 Xqac$%[3
8>|@O<2\ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： ?) ~j>1"S ]'/ZSy, 类似的定义同样适用于复数场 dn1Tu6f;|
%aszZP 4) 包络函数 E0i_sB~T
!cWnQRIt_F VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： #`0iN+qh 其对应的频域谱为： r2*'5jk_
3[jk}2R';p 
cs%NsnZ
]3E':JM@ 1) 构建脉冲光源 KrFV 4J[ XTZI ! e]+ [lq\p@ PS:高斯脉冲光谱窗口 d[9NNm*htC
^< e"OV 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ] PnE%
a'v%bL;H~ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 nAp7X-t
UI4Xv STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 995^[c1o6
2rw<]Ce STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) swDSV1alMB
R<!WW9IM STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) z^f-MgWG
KcB ?[ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) i`g>Y5
Kup-O
u, STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 [)gvP'
X
|f'e@ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 hfvs' .
m,u?
^ W 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm 7 #,+Q(2
;D/'7f7.} 
*ihg'
+ {/zP{jH 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 55oLj.l^j 
UY **3MK PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 @T1 >%oi
6) 点击
，进行光程分析 &%Hj. utwh"E&W PS1：左图为相位vs频率图 0 EXAdRR
H[x 9 7r PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) 5b B[o6+
q_f
v1U3 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 r _r$nl PS1：时间偏移量为33.3656ps /$rS0@p
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 zck)D^, aO xiRT p:> PS:在中心位置处测量光场随波长变化 }7$\F!R
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 w H#k~`M
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 'q*1HNw Gp
NUL~zb 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 HIh oYSwB
PS：电场振幅在时域中的分布 v *:m|wl
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 PJ Air8
*OF7 {^~& PS:转换为真实的场 nbpN+a%
PS：将包络函数转换为真实场 q #\eL~k
11) 其它场测量工具 Gz *U?R-T
l!i B
-?'u 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 72-@!Z0e &P ;6P4x PS：在输出光场上划定线段 >5 5/@+^
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 GW
$iK@
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 u gfV'
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 1 *-58N*
g dC=SFb b )kUq2 -r
QQ：2987619807
