建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 R/jHH{T 3
%6E:SI 4 使用工具箱：基本工具箱 Mu/hTTiNx
%,f(jQfg_ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 aPm2\Sq$
PZk"! I<oN 自由空间传输距离：10mm o?S!o}
?b x a k VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Ti&v9re%wO
A 1B_E X. 1) 脉冲传输 WP > VQZ&
*}=z^;_oq 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 :Hj #1-U |vgYi
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： ?JMy 2) 复数场 sZI$t L< j
\CrWKBL 传输时间用 来表示 Ir6g"kwCKq
l(d3N4iz 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 VF:95F;@
PGhYkj2 脉冲的载波频率为 3 uJ?;
a]@BS6 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： S@c Ko&^ ?wREX[Tqs 3) 时间傅里叶变换 0gH;y+\=*
G<Y }QhFU 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： eu0j jeB +^ `n- m 类似的定义同样适用于复数场 #7=- zda5
3`Gb ;D 4) 包络函数 DVjwY_nG7
2 #R8}\ 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： 3ICM H
其对应的频域谱为： ="de+S8W
W|\$}@> 
Ue U`U
lsKQZ@LN` 1) 构建脉冲光源 ,M=s3D8C @ bZ,)R IGF25-7B PS:高斯脉冲光谱窗口 P.-
`[
<KFl4A~ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 i9D<jkc
O3tw@ &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 5IfC8drAs
Fhga^.5U& STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ;lf $)3%[
yaYJmhG STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) y#i` i
_ O;R STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) J= b 'b%
&/(JIWc1su STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 3,1HD _
u,./,:O%= STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 $'3'[Nr(;t
BH0s ` K" STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源
F8|m i`f-
{M c;B9W 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm BT"n;L?[
]A:8x`z#F 
<[?ZpG
r9n:[A&HE 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 *gOUpbtXa 
zBc |gx PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 eU\XAN#@
6) 点击
，进行光程分析 lYS*{i1^ ' X n02p,, PS1：左图为相位vs频率图 yz=aJ
v;
H
7m8(8$-6 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) p$mt&,p
1 0^FfwRfM 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 CW
-[c PS1：时间偏移量为33.3656ps O bc>f|l]
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 K94bM5O 1 W&v|-#7=6 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 t \-|J SZ
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 |)S*RQb\
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 xtut S
?_ eHvw PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 SGu`vN]
PS：电场振幅在时域中的分布 /!fJ`pu!
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 8vQR'<,
A=wG};%_ PS:转换为真实的场 y-{? 0mLq
PS：将包络函数转换为真实场 AWi+xo|
11) 其它场测量工具 <6+T&Ov6
}
L _Zmi$ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 nd&i 9 l Yr[& *>S PS：在输出光场上划定线段 yW&ka3j\
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 A9MTAm{
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 @2;cv?i)
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 H4 $f+
ja6V*CWb 45&Rl,2
QQ：2987619807
