建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 K(OaW)j
+ *.1 }r& 使用工具箱：基本工具箱 m[rL\](-
KTv4< c] 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 LS6ry,D" 7
JO}?.4B 自由空间传输距离：10mm + >#e=nH
jCQho-1QN VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 *~;8N|4<
iC*U $+JG 1) 脉冲传输 O n%,l
s.rT] 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 .eY`Ri<3t +nQ!4
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： SUu >6'LN 2) 复数场 _:%U_U
f~*K {7 传输时间用 来表示 x~Agm_Tu+'
$}4K`Iu 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 -#%X3F7/w
$m8leuo) 脉冲的载波频率为 cAibB&`~
Cya5*U0= 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： PY -+ Bf ~},~c:fF? 3) 时间傅里叶变换 +f|6AeE
MHl^/e@ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： OHhs y|W <A{y($ 类似的定义同样适用于复数场 "*bk{)dz}
Xl?YB Z} 4) 包络函数 `Hd9\;NJ
?@3&dk~ni 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： o\ 60 n 其对应的频域谱为： R+F,H`
]v GgJ< 
:A#+=O0\ z
xx0k$Dqt2I 1) 构建脉冲光源 cUs L 6y s ^3[W0hL ]?#
#))RUS PS:高斯脉冲光谱窗口 JT#7yetk'
J&_3VKrN 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 mmcdtVe
h"8QeX:(( 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 e{JVXc[D
bKByU{t STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) K
plM['uF
9N1#V
K STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) _ .!aBy%xf
Oj-r;Tt_G} STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) n. I2$._(b
5}7ISNP;f STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) hk.yR1Y|
c>rK gx STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 AI~9m-,mE
>fg4x+0 % STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 C/y(E |zC$
+0dT^Jkqg 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 : Dj#VN
AygvJeM_W 
R|-j]Ne
A9iQ {l 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$ IUKR 
8
#Fh > PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 q^%5 HeV 2
6) 点击
，进行光程分析 >HX)MwAP La]4/=a PS1：左图为相位vs频率图 fQ1 0O(`g,
x*J|i4 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) W}? s ^
7g8B'ex J 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 {<r`5 PS1：时间偏移量为33.3656ps NU(^6
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 *.xZfi_| "&}mAWT%If PS:在中心位置处测量光场随波长变化 9GaL0OWo
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 egbb1+tY
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 9[Y*k^.!
1P \up 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 ^ISQ{M#_
PS：电场振幅在时域中的分布 p [b7E`7
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 -C=]n<ak
ZRUh/<\[ PS:转换为真实的场 wCC-Y kA
PS：将包络函数转换为真实场 K# / Ch5?
11) 其它场测量工具 $=lJG(2%
FJW`$5? 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 kv/(rKLp* ThbP;CzI# PS：在输出光场上划定线段
%Dl_}
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 YyG~#6a Ch
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 }~ V,_Fv
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 ;*_I,|A:Xr
"AV1..mu +H[Q~P8'[
QQ：2987619807
