建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 dV 8iwI
8Z85D 使用工具箱：基本工具箱 H^1gy=kdj
*@V*~^V"J[ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 v[<Bjs\q5
0=v{RQ;W4 自由空间传输距离：10mm z 2/!m[U
8n4 V
cu VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 M,:Bl}
VanB>|p 6 1) 脉冲传输 [;O^[Iybf:
ZEbLL4n 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 b~7drf N<z`yV
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： @LLTB(@wR 2) 复数场 :u%$0p>
A~lIa$U$b 传输时间用 来表示 '~-IV0v9
%c^ m\ E 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 N~,_`=yRx
rVA L|0;3 脉冲的载波频率为 qX>Q+_^
L&Qi@D0P 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： 8
|h9sn;P `{FwTZ=6{ 3) 时间傅里叶变换 : cp
dYOF2si~% 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： g8pm 2o@S lWy=)^)4
类似的定义同样适用于复数场 4f1D*id*`#
HW 7FP]NH 4) 包络函数
YRB%:D@u
9( VRq^Z1 VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： 't>r
sp+# 其对应的频域谱为： #A <1aQ
I6OSC&A` 
a5`eyL[f
r!/0 j) 1) 构建脉冲光源 9Yw]Y5l Sw!
j=`O w4MwD?i]R PS:高斯脉冲光谱窗口 K^i"9D)A
M$CVQ>op: 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 "zV']A>4H
V; 9 }7mw 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 dhR( _
Z}cIA8 7U STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) RLKj
u;u
~y\:iL//E STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) A1JzW)B
v}il(w;O STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) !
sYf <
y' tRANxQ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) N
<pbO#e
lpEDPvD_Vm STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱
Q&+c.S
|6B6?' STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 %RFYm
y U`: IMz 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 {$TZ }z"DA
_ 5\AS+[x
~ v1W
G\/IM 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 {,V$* 
q,,j',8kq/ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ;6<zjV7}
6) 点击
，进行光程分析 Gc5V Q^] uZ[/%GTX{) PS1：左图为相位vs频率图 />Jm Rdf
+{&+L0DfH~ 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) HU[oR4E
)q(:eoLDm 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 rsSue_Q PS1：时间偏移量为33.3656ps RSH/l;ii
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 (n=Aa; i ^S2%qz PS:在中心位置处测量光场随波长变化 g5TkD~w"
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 97x%2.\:
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 B "n`|;r5
&l!$Sw-u; 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 D{svR-~T
PS：电场振幅在时域中的分布 e-!?[Ujv*%
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 <[8@5 ?&&
p DhY%w# PS:转换为真实的场 xK!DtRzsA
PS：将包络函数转换为真实场 BA`:miH<
11) 其它场测量工具 _@|fva&s,;
T:n< db,Px 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 x)\V lR g =x"cs/[ PS：在输出光场上划定线段 4f
jC
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ^teaJ y%
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 /yt7#!tm+
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 u7(];
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QQ：2987619807
