建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 rG%8ugap
W o5%@C#M 使用工具箱：基本工具箱 c1
j@*6B
0~Xt_rN]( 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 UC.kI&A
ehZ/J5 自由空间传输距离：10mm l.BiE<&
sDBwD%sb VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 \GZ|fmYn
z0|-OCmL 1) 脉冲传输 #[Rs &$vQm
MieO1l 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 ?gMq:[X N $s"-r9@q
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： )OK"H^}f 2) 复数场 'oUTY *
0 0yWk_w 传输时间用 来表示 r,: acK
^Iqu ^n?2. 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 #9{2 aRCJ
CQ7NQ^3k 脉冲的载波频率为 .dwbJT
$h5QLN
在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： t~":'le`zr ``>z8t[ks 3) 时间傅里叶变换 L yG`q3@
f6{.Uq%SGp 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： uI I! ? Uz%ynH 类似的定义同样适用于复数场 ]&tcocq
CV2#G *
4) 包络函数 O,#,` 2Qc
[I7=]X VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： v4Kf{9q# 其对应的频域谱为： 9~y:K$NO
0 1NP 
[p]UM;+
L^K,YlNBR 1) 构建脉冲光源 ,R=$ qi| E%a&6W FU;a
{ irB PS:高斯脉冲光谱窗口 { _Y'%Ggh
q(Ow:3& 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 f+\ UVq?
+{#Z^y6& 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 !>/J]/4>
ja(ZJ[<` STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Y=y
0`?K
,bP8"|e STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) XV,ce~ro[
q d:"LS STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) b;NV vc(
~yA^6[a = STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 8G3.bi'q
9#kk5 )J STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 PfGiJ]:V-u
EYi {~ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Mhc5<~?
,uO_C(G/i 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 .')^4\
fA=Lb^,M 
`'gcF });
w4zp%`?D' 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 ~RZN +N 
I*/: rb PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 -lXQQ#V
-
6) 点击
，进行光程分析 q ;_?e_ f 0~Z@\ PS1：左图为相位vs频率图 zvfdfQ-i
Ak$9\Sl 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) ; ZkY[5
dP#7ev]'
7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 NGZtlNvh PS1：时间偏移量为33.3656ps ,mz7!c9H^a
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 Yq:/dpA_ ~{N#JOY}Z PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Sz Fh
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ?9?o8!
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 m~&>+q ^7
<TS ps!(# 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 O"_QDl<ya
PS：电场振幅在时域中的分布 OC\cN%qlw
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 4#I=n~8a
#G\-ftA & PS:转换为真实的场 VW^q|B yB
PS：将包络函数转换为真实场 &v9"lR=_k
11) 其它场测量工具 v[?gM.SF
:R3&R CT Z 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 #W8c)gkG9 F>E_d<m PS：在输出光场上划定线段 rxZk!- t)L
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 gLx?0eBBA
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 vY[ u;VU
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 _ -,[U{
v i[~Qt ;#*.@Or@Ah
QQ：2987619807
