建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 3]'z8i({7Y
I]$d,N!. 使用工具箱：基本工具箱 [SvwJ IJJ
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<|F 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 _x{x#d;L3
( %!R 自由空间传输距离：10mm a~"X.xT\R
0GVok$r@ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 L ,/i%-J3c
%%[TM(z 1) 脉冲传输 Dy Z90]N
O~xmz!? = 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 Xlw=R2`)~ v a;wQ~&
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： TZ2f-KI 2) 复数场 (Mh\!rMg
%C:XzK-x 传输时间用 来表示 z +I-3v
~MO C r 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 b2%[9) "I.
,oe{@ z{*@ 脉冲的载波频率为 C%>7mz-v5
uy{KV"%"^g 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： vm4oaVi }6N|+z.cU 3) 时间傅里叶变换 mio'm
7:%K-LeaQu 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： Hd`RR3J (?[cDw/{J: 类似的定义同样适用于复数场 < H/H@xQ8G
Yv -uC}e 4) 包络函数 U?{j
-y( V- 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： Nj\WvKG 其对应的频域谱为： W~FA9Jd' Z
^D |c 
s_TM!LRUcw
W=m_G]"L 1) 构建脉冲光源 y;jyfc$
` 8<xy *=% $u
sU PS:高斯脉冲光谱窗口 -( G2@NG
~/%){t/uLY 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 CHB{P\ WF
BKEB,K=K@ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 zZHsS$/
|T%/d#b~ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) +h/$_5
=$Z'F<|d STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) K3^2R-3:8
2LdV=ifq2S STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) M e>'QVr
s@|?N+z STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) qC &<U
2srz) xEe STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 5 \J;EWTU
0&x)5^lG STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 67eo~~nUtg
+!(hd 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 7d*< 'k]{,
Yy}aQF#M 
$j/F7.S
r%m2$vx # 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 ;ORy&H aKl 
K&*FI (a PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 QI- 3m qL
6) 点击
，进行光程分析 "n:9Jq Pb 83a
Rq&(R PS1：左图为相位vs频率图 r/e&}!
Q7\Ax0 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) 3kMi C$
D-.>Dw : 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 , ]MX&] PS1：时间偏移量为33.3656ps dXj.e4,m
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 [F%\1xh <3bh-) PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ?r+tU
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 R&QT
'i
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 /dqKFxB 1
+ uA<g` 4 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 KK+Mxoj,
PS：电场振幅在时域中的分布 Fmu R(f=
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 uFqH_04
2I7P}= PS:转换为真实的场 |z~?"F6 Y<
PS：将包络函数转换为真实场 wmIq{CXx,
11) 其它场测量工具 7~',q"4P/_
H{BjxZ~) 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 G\of g x R.Ql > PS：在输出光场上划定线段 CeQcnJU
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 p d6 d(
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 J L3A/^
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 ~(8A&!#,!
c(jA"K[|b +G~b-}
QQ：2987619807
