建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 DDwj[' R
3$yOv "` 使用工具箱：基本工具箱 YPU*T&~
o ]jPG 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 cN& ]JS,
n5G|OK0, 自由空间传输距离：10mm 8=T[Y`;x
\8} !aTC VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Z6S?xfhr'{
f7y3BWOi] 1) 脉冲传输 MJ..' $>TC
.IkQo`_s: 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 &$V&gAN $[*QsU%%
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： U%? 2) 复数场 ?\.DG`Zxc
PCk Q hR 传输时间用 来表示 q[
-YXO
oj'a%mx 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变
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BuU!
KccI Yn~ 脉冲的载波频率为 _ mJP=+i
G< _<j}= 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： j YVR"D; \kS:u}Ip! 3) 时间傅里叶变换 D_D76
d>wpG^"w 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： "+{>"_KV , ej89 类似的定义同样适用于复数场 ~ _G W
Kwmtt 4) 包络函数 >K@Y8J+ e#
ri?k}XnhX VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： f[s|<U^ 其对应的频域谱为： ENhKuX
0Uf.a P 
B(t`$mC
p2I9t| 1) 构建脉冲光源 ;RUod .x ON-zhT?v H)rE-7(f ! PS:高斯脉冲光谱窗口 _rakTo8BY
u ozK'L 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ??
2x* l1
$9@jV<Q1 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 C xbGL
HD~o]l=H STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) oQL$X3S
T? e(m STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) DV!10NqUr
=#so[Pd STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) V NT*@^O_=
7]F@ g}8 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) dc=}c/6x
sBq6,Iu STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 /t|Lu@&:Xo
' i;/?'!W6 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 W&Xm_T[ Q
$GJuS^@% 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm Tg yY 9
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UpFm3gKF 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 h#~\-j 9 > 
; nc3O{rU
PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ~Iz{@Ep*
6) 点击
，进行光程分析 VBq|j"o0" L )53o! PS1：左图为相位vs频率图 EC`=nGF
8$~^-_>n/ 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) ! lxq,Whr{
p6AF16*f0 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 E5QQI9ea PS1：时间偏移量为33.3656ps ]y\Wc0 q
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 y{g" w H aA2y PS:在中心位置处测量光场随波长变化 (TTS-(
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 >XJUj4B|X
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ,Jq Cxb 9
#D ]P3 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 PR3&LI;B*
PS：电场振幅在时域中的分布 t b>At*tO
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 S.R|Bwj}(Y
/I48jO ^2 PS:转换为真实的场 1a79]-j
PS：将包络函数转换为真实场 rGm xK|R
11) 其它场测量工具 A/TCJ#>l
wO&+ Bb\= 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 K:q|M?_ & HB!6T/ PS：在输出光场上划定线段 5*\ ]F}
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 &j?+%Y1n@
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 $nqVE{ksV
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 VM }7 ~
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QQ：2987619807
