建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 2R|2yAh
i-tX5Md| 使用工具箱：基本工具箱 MZ% P(5
k]I<% 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 0=-h9W{ zI
.F%RW8=Q 自由空间传输距离：10mm + Uj~zx@
.@ 1\26< VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 iCz,|;w%
dR $@vDm 1) 脉冲传输 %H%>6z x
N2q'$o 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 !aIIjWz] #?8'Z/1 )
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： C]eb=rw$ 2) 复数场 JX>_ imo
,4EE9
?J 传输时间用 来表示 W;Fcp
3#5sj > 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 ~~wz05oRG
%Ix^Xb0 脉冲的载波频率为 c AIS?]1
mlIc`G SI 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： |bB..b lD 9'^J 3) 时间傅里叶变换 U
.G*C
9SMM%(3, r 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： ]Ns b V E )>6}0P 类似的定义同样适用于复数场 i[WTp??Uv
0'aZ*ozk 4) 包络函数 |p3]9 H
*|hICTWL 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： nD E 5A 其对应的频域谱为： 8Ck:c45v
8fZ\})t 
[=.. #y!U
# YhKAG@ | 1) 构建脉冲光源 PvKe|In( =d(
6
) e|]g ?! PS:高斯脉冲光谱窗口 iTxn
Fda <cS] 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 Q7 `zrCh
,>"1'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 N[zI@>x
Gz ^g!N[ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) AF **@iG
*/?L_\7 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) U3A >#EV
n |.- :Zy STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) i~k?k.t8
o<T>G{XYB STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ?CM,k0
|
M-@Qvgh STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 e#& [4 tQF
| ql!@M(p STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ,cgC_ %
*1%=?:$(r6 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm 4Mg0 9
p 4(- 
x"U/M ?l
p mHd1 Wub 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 t_P1a0Zu 
kZF\V7k PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 H${Ym BG
6) 点击
，进行光程分析 y $\K@B4 =ngu*#?c4 PS1：左图为相位vs频率图 z,/dYvT<
$W`
&7 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) QR79^A@5
ZOS{F_2. 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Tz%l 9aC PS1：时间偏移量为33.3656ps KLA nW#
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 +$8hTi, `qs'={YtU PS:在中心位置处测量光场随波长变化 XwlUkw "q
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 @{t^8I#]
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 q _HD`tW
xZ4\.K\f] 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 Rra(/j<rQ
PS：电场振幅在时域中的分布 Ig$5Ui
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 RTF{<,E.UX
}qb z &%R PS:转换为真实的场 '[Nu; (>a
PS：将包络函数转换为真实场 Hk3HzN 3
11) 其它场测量工具 `b9oH^}n j
9 x{T"' 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 $Q]`+:g*} +wT,dUin_< PS：在输出光场上划定线段 NW!e@;E+i
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 MZ0uc2L=
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 X ,T^(p
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 ,{zvGZ|
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QQ：2987619807
