建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 |$ 0/: *
Rx<pV_|H, 使用工具箱：基本工具箱 Tp6ysjao
F^~#D, \ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 j KQP0 t-
G`W+m*[U+M 自由空间传输距离：10mm Zj<T#4?8
G sh2 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Mo<p+*8u:
4'8.f5 1) 脉冲传输 nb!m>0*/
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O}mZN 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 Fu> <lN7 t r} $82Po
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： V) Xcn'h 2) 复数场 ?{dno =
y|mR'{$I 传输时间用 来表示 V!=]a^]:
C|JWom\J 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 s`2o\]
)G|U B8] 脉冲的载波频率为 U \z+{]<<
vNt2s)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： ZtT`_G& rYqvG 3) 时间傅里叶变换 zBR]bk\
`jkn*:m 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： i\'N1S<D s_8! x 类似的定义同样适用于复数场 \#}%E h
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wDG4rN9x 4) 包络函数 sOW|TN>y\
] ge-b\ 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： kgu+ q\? 其对应的频域谱为： $p@g #3X`
lo#, zd~ 
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aU! UY( 1) 构建脉冲光源 Xz@>sY>Jc ?~{xL" ( 65p/$Vh PS:高斯脉冲光谱窗口 zkOgL9
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}i e ]7N6; 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 VGq]id{*$
{mQJ6
G'ny 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 y()( 8L
V_kE" W) STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) !Z ZA I_N
yiq#p "Hs STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) .%A2
yN.D(ZwF: STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths)
"gz;Q
loJ0PY'}= STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Vmc)or*#
6>I.*Qt \l STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 u| c+w)a
u/f&Wq/ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 A ngwBZ@
~e<<aTwN 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 qg/5m; U
c"ztrKQ Q 
di 5_5_$`o
xTMTkVa+B 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 P$Q &xN<#) 
@El<"\ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 cIp h$@
6) 点击
，进行光程分析 $5r,Q{;$ 8.':pY'8" PS1：左图为相位vs频率图 [B o $?
>``GDjcJ PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) 9_3M}|V$^e
}[`?#`sW 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 vNbA/sM PS1：时间偏移量为33.3656ps ~tvoR&{ I
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 .)w0C%] #8jd,I% L PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Uj )]nJX
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 {@Ac L:Eit
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 }o- P
,be?GAq 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 @ `D6F;R
PS：电场振幅在时域中的分布 8A .7=C' z
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 $4L3y
uH
N~jQ!y PS:转换为真实的场 KT71%? P
PS：将包络函数转换为真实场 (K6S tNtN
11) 其它场测量工具 ^E17_ 9?
?y)X $D^ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Ui !|!V- d Al< '~g PS：在输出光场上划定线段 J
* ?_SnZ
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 q htAtP>i"
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 <v k$eB8EC
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 z_@zMLs
=osw3"ng wt S*w
QQ：2987619807
