建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ,DkNLE
?<'}r7D 使用工具箱：基本工具箱 r<^HmpUJ
;;N9>M?b 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 AkQ ~k0i}b
hZ 自由空间传输距离：10mm V33T+P~j
j# q-^h3H VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 0Z{ZO*rK
f=K]XTw~ 1) 脉冲传输 ut7 zVp<"
^3L0w}# 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 v,>Dbx n I4i>+:_J
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： j+
0I-p 2) 复数场 o:Sa,
!DK
#'9HU2 传输时间用 来表示 -C?ZB}`
?+}_1x` 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 eV?2LtT#5
y/ ef>ZZ 脉冲的载波频率为 O[JL+g4
[:SWi1cK2 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： 4u})+2W {[?(9u7R 3) 时间傅里叶变换 n]o<S+z
L>4 "( 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： 6gu!bu`~ vuY~_ 类似的定义同样适用于复数场 .jjG(L
A*547=M/(j 4) 包络函数 fHd#u%63K
mSl.mi(JiZ 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： ;,:`1UI 其对应的频域谱为： &(l9?EVq1
0[?Xxk}s0 
9N 3o-=
K: # I 1) 构建脉冲光源 -**g~ty) |[ai JR[Q VY=jc~c]v PS:高斯脉冲光谱窗口 |"CZ T#
O.M>+~Nw 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 DAr1C+Dy
4yA+ h2 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 ^'{F h"5
l L@XM2" STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) gu.}M:u
qHlQ+:n STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 9w"4K.
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!C)x STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) m'=Cr ei
wIaony STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 6H WE~`ok6
lE(HFal0-( STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 xHLlMn4M
ShP^A"Do STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 TpwkD_fg
+.b,Aq J/ 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 9`X\6s
[uN?
~lp\% 
u(F_oZ~
%axh`xK# 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 }?_?V&K| 
,77d(bR < PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 SBk4_J/_
6) 点击
，进行光程分析 ?(F6#"/E j[G PS1：左图为相位vs频率图 17"uf.G
' ;FnIZ 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) h#
o6K#
$$;M^WV^?. 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 a;qryUyG PS1：时间偏移量为33.3656ps +R M SA ^
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 SaAFz&WRl .*S#aq4S PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ub#a`
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Ru!i R#s)!
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 G+"t/?/
DIfaVo/" 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 ?*1uN=oI{*
PS：电场振幅在时域中的分布 ;oKZ!ND
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 / }fHt^2H
v,{
:Ez(H PS:转换为真实的场 2 M#Q.F
PS：将包络函数转换为真实场 GxI!{oi2
11) 其它场测量工具 y@: h4u"3
#64-~NVL_ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 CR`Q#Yi ):6 8%, PS：在输出光场上划定线段 Q4!_>YZ
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 b"u u
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 kYqU9cB~
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 bz2ztH9 n
JHM9 %G_B^p4
QQ：2987619807
