建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 $y8-JR~
.T'@P7Hdx 使用工具箱：基本工具箱 } <0 4\t?
T$%|=gq 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 0kkDlWkzo
p'K`K\X 自由空间传输距离：10mm R@o&c%K"
D<S C
` VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Jl/w P
&?@C^0&QV 1) 脉冲传输 cV+?j}"*+
O(T5 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 U] LDi8 h[mT4 e3c
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： |THpkfW 2) 复数场 UT<e /
u:l-qD9=( 传输时间用 来表示 ~ bLx2=-"
')"+ a^c 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 za_b jE
}| Ds pO 脉冲的载波频率为 U) J5K
4ijtx)SA 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： 1$ >+rW{a R
BYhU55B 3) 时间傅里叶变换 6cH8Jr _
< 3;p>4gN 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： 9bM\ (s/
]@{Lx>Oh" 类似的定义同样适用于复数场 dHnCSOM<
p#@ #$u- 4) 包络函数 9kL,69d2
s <O$
Y 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： KF. {r 其对应的频域谱为： Xh 9QfT ,
c[h~=0UtJ 
n4K! Wv&u
:vi W 1) 构建脉冲光源 $^]K6 11w9 7UfNz 60+~ M8/a laoT PS:高斯脉冲光谱窗口 /(dP)ysc
02-ql
F@i 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 !}&|a~U@`k
XNz+a|cF 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 I|@+ O#
$V~@w.-Z# STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) SVCh!/qe\
zxyl+tU & STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) j ZXa
R
XqTguO' STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) $Z]&3VxxY
p+d-7'?I STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) IG^@ VQ%
P?0X az STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ]E`<8hRB
&2 tfj(ms STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 a|ufm^ F
zx.qN 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 \[MAa:/
M(-)\~9T 
Uj!3MF
v] m/$X2 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 ]M?i: A$B 
<FT7QO$I PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 \nl(tU#j
6) 点击
，进行光程分析 yaUtDC .| !=[Y yh PS1：左图为相位vs频率图 IskL$Y ^
7)Toj 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) n:@!vV
}3Es&p$9 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 eaw!5]huu PS1：时间偏移量为33.3656ps ]Ry9{:
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 [txOh!sxD E_,/)U8 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 )G P;KUVae
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 "j>X^vn
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 T;w:^XW
#:)'D?, 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 5KC Qvv\
PS：电场振幅在时域中的分布 OSu&vFKz
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 N?\X 2J1
)_#V>cvNG PS:转换为真实的场 Q):#6|u+
PS：将包络函数转换为真实场 K~(RV4oF8B
11) 其它场测量工具 I%T+H[,
nrEI0E9 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 $ >rt0LOF (i&+= +"wn PS：在输出光场上划定线段 XC<fNK
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 l+ }=D@l
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 [$y(>] ~.
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 h&"9v~
vs@d) $N TOG:`FID
QQ：2987619807
