建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 9No6\{ [M
rT="ciQ 使用工具箱：基本工具箱 )F9IzR-&m
MKtI 3vi? 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 eGMw :H
0+0 Y$;< 自由空间传输距离：10mm P#pb48^-
#mH28UT VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ejg!1*H@n
|(~IfSE2 1) 脉冲传输 ,vR>hyM
T3b0"o27 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 ,5 ,r . r[E #JHw
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： F]OWqUV 2) 复数场 ? ~ybFrc
YWPkVvI 传输时间用 来表示 s\ 't=}0q
tdU'cc?M 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 ZV Ko$q:F
(ht"wY#T<( 脉冲的载波频率为 a[t"J*0
1sUgjyGQ 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： Ps!
\k%FUl ruhC:rg:/ 3) 时间傅里叶变换 .= =c~>N
Lh+7z>1 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： HmXxM:[4; J;fbE8x 类似的定义同样适用于复数场 =>*}qen
k8Dk;N 4) 包络函数 *o=Z~U9z
Sn97DCdk 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： l2#~
其对应的频域谱为： B <Jxj
0>Kgz!I 
m%U=:u7#M
UXa%$gwFw 1) 构建脉冲光源
i [/1AI ; {m;CKHI BAqwYWdS PS:高斯脉冲光谱窗口 ?zo7.R-Vac
|r*y63\T 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 !ggHLZRlz
1\jj3Y'i' 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 5 =s|uuw/
MNfc1I_# STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) tjZS:@3
Z
T5[(v Tp STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) r*7J#M /
8v)Z/R- STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) V2Z^W^
c:DV8'fT STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) F0xm% ?
GyE5jh2 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ~@^ pX*%i
*XXa 9z STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Ob'[W;p)[w
]:6IW: 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 C-2#-{<
gZ (\/m8Z 
Dk~
JH9#
QswFISch 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 AQ-R^kT 
cMU mJH PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 R*"zLJP
6) 点击
，进行光程分析 Yu%ZwTvw g*U[?I"sC PS1：左图为相位vs频率图 ^O5PcV 3Eg
*=QWx[K| 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) {Cw>T-`
XQ k ,xQ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 F-?s8RD PS1：时间偏移量为33.3656ps CJL fpvV
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 _'r&'s;<z Daf;;
w PS:在中心位置处测量光场随波长变化 yzCamm4~0
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 5DeAH ;
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 $T'lWD *
_nW#Cl~ 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 b;e*`f8T3c
PS：电场振幅在时域中的分布 ADZU?7)
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 \g;-q9g;O
\H?r[]*c% PS:转换为真实的场 SQBe}FlktK
PS：将包络函数转换为真实场 n ^C"v6X
11) 其它场测量工具 pL' +sW
i \k>2df 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 >]8H@. \ 2G`tS=Un PS：在输出光场上划定线段 (^Hpe5h&
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 xCiq;FFR
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ~d6zpQf7>
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 *1b)Va8v*
[Gb8o' I.}E#f/A'
QQ：2987619807
