建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 :c9 H2
se29IhS!e 使用工具箱：基本工具箱 T1(*dVU?
n]jw!; 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 e. R9:
gvFCsVv<{ 自由空间传输距离：10mm 1/J6 <FVq
V}Ce3wgvA VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 &W*^&0AV
b[ ~-b 1) 脉冲传输 8Y/1+-
y N,grU ( 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 wQ81wfr1: H`rd b E
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： !1/F71l DX 2) 复数场 ?$VkMu$2k
m"wP]OQH*+ 传输时间用 来表示 !i\ gCLg2_
VPb8dv(a3 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 XfN(7d0
x7/";L> 脉冲的载波频率为 W"&,=wvg2
d-T pY*v 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： 664D5f#EJ -s]@8VJA" 3) 时间傅里叶变换 |^"0bu"
* NC@o* 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： "egpc*|] \} _, g 类似的定义同样适用于复数场 %Rk DR
"Cs36 k 4) 包络函数 I :("f+
H
[Kaa {+,( 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： q} W} ) 其对应的频域谱为： 'UM *7
c :""&>Z 
gyuBmY
P~%+KxwZQ 1) 构建脉冲光源 ]'pL*&"X nlA:C>= 5]n\E?V'L PS:高斯脉冲光谱窗口 M{4XNE]m
iUk#hLLC 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 Eihn%Esa
JfmYr47Pv 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 cQm4q19
D}Sww5ZmP STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) w^U{e
xo
Ih OAMH1 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) h J0U-m
SmIcqM STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ARE jS $
YrV@k*O* STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) @_1cY#!
'gHg&E9E& STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 pTXF^:8
J_?v=dW` STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 _W^;a
Nd&UWk^ 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 y
G3aF(
vrcIwCa 
IdK<:)Q
[FLR&=.( 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 2t
PfIg 
i s~2{: PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ncMz Hw
6) 点击
，进行光程分析 [: cvy[}v@ N$x&k$w R PS1：左图为相位vs频率图
|Wjpnz
!?=U{^|7y 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) |0Xf":
v; R2,`[ W 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 6)7 cw8^ PS1：时间偏移量为33.3656ps L9lJ4s
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 _{-[1-lN5_ }}i'8 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 %S'+x[ 4W
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 qR_>41JU"
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 /R&h#;l
] Yw$A 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 5doi4b>]!
PS：电场振幅在时域中的分布 .Z
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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 "r* `*1
F"UI=7:o PS:转换为真实的场 9@yF7
PS：将包络函数转换为真实场 ,G g;:)k\
11) 其它场测量工具 8-Y*b89
U||Ge Ed 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ;o9ixmT<-o ]%FAJ\ PS：在输出光场上划定线段 qz{9ND| )
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ?_i >Kx
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 I<ohh`.
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 t>/ x-{bH\
S#?2E8 WFh.oe8
QQ：2987619807
