建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Q&P WW#D
g%= K
rO 使用工具箱：基本工具箱 P7W|e~]Yq
%r.OV_04 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 S -mpob)
Ps.xY;Y 自由空间传输距离：10mm hN K wQ
F&uiI;+ zJ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 { Zv%DV4_$
9 Vq 1) 脉冲传输 " 4#&tNQ
yCR8 c,'8 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 XK\nOHLS 3| w$gG;Y
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： h1 (i/{}: 2) 复数场 I}u\ov_Su
(M|DNDM'd 传输时间用 来表示 jNx{*2._r
kF'9@*?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 7L/LlO/
|LJv* 脉冲的载波频率为 e;~(7/1
+}at#%1@ 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： Zs t)S( HOu$14g 3) 时间傅里叶变换 x1`w{5;C 2
q&[G^9 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 2k=|p@V n~ 3/usgw1 类似的定义同样适用于复数场 ,F->*=
03)irq% l; 4) 包络函数 @i' D)6sC
`L$ Av9X\ 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： vv)w@A:Vn) 其对应的频域谱为： >pZ _
QqF*SaO> 
yqK_|7I+
^m D $# 1) 构建脉冲光源 Cp!9 "J: x] )j]k w(_:+-rqQ< PS:高斯脉冲光谱窗口 U~sC%Ri-@U
!7~4`D
c6U 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 /|NyO+Io
E$ 8-8[ 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 .e5@9G.jb
_&q&ID STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) [7x;H
SF:{PgGMi STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) %r6_[ 'T
q2 |z
\ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) xzz@Wc^_
o6 NmDv5 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) `ba<eT':
i )cG STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 VIGLl'8p
@ >'Wiq! STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 _}\KC+n 8
G M;uwL# 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 zN9@.!?X2
0V8G9Gj 
O.Dz} [w
4
}_}3. 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 Yx. t+a- 
R(y`dQy<K PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 *2pE39
6) 点击
，进行光程分析 JKp@fQT * # 6?2 2Os PS1：左图为相位vs频率图 |C+
5
{X pjm6a7 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) +&X>ul
NJ}x qg 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 OB (~zUe.R PS1：时间偏移量为33.3656ps \sVzBHy d
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 S)2 U oj W^:g_ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 b1e)w?n
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 v"sU87+
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 Q3)[
*61e
rA_ r$X 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 }?GeU
Xhy
PS：电场振幅在时域中的分布 .b*-GWx
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 pek5P4W_
h*[sV PS:转换为真实的场 ,tBc%&.f
PS：将包络函数转换为真实场 TSL/zTLDJ
11) 其它场测量工具 M@.?l=1X
5oD%~Fk l 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 -Xgup,}? T c ;BE PS：在输出光场上划定线段 OJcI0(G
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 p_3VFKq>0
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 P/9|mYmsq
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 79lG~BGE
t&bE/i _T 'aZAWY d
QQ：2987619807
