建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 i7eI=f-Q
?q%b*Ek 使用工具箱：基本工具箱 ^g! B.ll`
[b `6v`x 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ]C *10S`
=s[ &;B`s 自由空间传输距离：10mm Tb #
S;}qLjT VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 v.`+I-\.z)
KU2$5[~j 1) 脉冲传输 yDtOpM8<{
F 1} 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 o =9' oBw}hH,hp
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： r'd/qnd 2) 复数场 - 2lRia
B| Q6! 传输时间用 来表示 %CT!$Y'n
z~.9@[LG] 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 @)z*B mP
fq Y1ggL 脉冲的载波频率为 7!-
\L7<
v&2+'7]w
r 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： #`j][F@N X>/K/M 3) 时间傅里叶变换 aQh?}=d a
sV'v*
1| 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： "/y|VTV" C ZfE
|T~ 类似的定义同样适用于复数场 A\ C'dZ <N
6S_y%8Fv&[ 4) 包络函数 #PH#2/[
yiO31uQt 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： .93S>U< _ 其对应的频域谱为： I{<;;;a
-aN":?8(G 
uRGB/ju^E
^^
j / 1) 构建脉冲光源 fKYKW?g;)Z -eq =4N=s xSOoIsL[ PS:高斯脉冲光谱窗口 LT(?#)D
+3HPA#A 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 U6a z hi&,
5m 3'Gt4 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 b_mWu@$
7*g(@d STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) zP|*(*
:f]!O@.~ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) um}N%5GAa
&%}6q]e STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) wXcMt>3
&@ "w-M STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) x cnt?%%M
XqX
I(q^ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 +/}_%Cf8
Fu
mn 9 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ' XEK&Yi1
/evaTQPz 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 `%%?zgY
v0u\xX[H; 
Y 0]Kl^\A
pr)K{~m]{< 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 =E;
#OZO 
R;.d/U|av PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Jtpa@!M
6) 点击
，进行光程分析 0tSA|->( FQQ@kP$. PS1：左图为相位vs频率图 pB[%:w/@l:
7_1W:-A7W PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) L[1d&d!p
<gR`)YF7 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ~X[S<Gi# PS1：时间偏移量为33.3656ps v=j >^F Z
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 q?1yE@th o\:$V PS:在中心位置处测量光场随波长变化 9ec0 ^T
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 *|@+rbjVC
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 !>q ?dhw@
`|uoqKv 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 v)% [
PS：电场振幅在时域中的分布 N JXa_&_
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 |z ] aa
kz$(V(k< PS:转换为真实的场 'G52<sF
PS：将包络函数转换为真实场 .Dc28F~t
11) 其它场测量工具 Th_Q
owk
#`r(zI[ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 8g-P_[> TS/Cp{ PS：在输出光场上划定线段 n#)PvV~
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 SHy tyd
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ' n>EEQyp'
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 #"| "cYi,
7N!tp,? >7"$}5d
QQ：2987619807
