建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 GbrPtu2{@V
Ch&]<#E>` 使用工具箱：基本工具箱 # WmAkzvq
N(/<qv 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 )Ai%wCzw*
1^"aR# 自由空间传输距离：10mm ydFhw}1>
Y>!W&Gtu VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 e8uIh[+ 0
GBOmVQ $Hb 1) 脉冲传输 .p*D[o2 9
$=QO_t)? 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 NF.6(PG| , ( kXF:
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： b2-|e_x 2) 复数场 v.&*z48
zc~xWy+ 传输时间用 来表示 8 q[WfD
F?AfB[PM 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 6f9<&dCK
\kGtYkctZ 脉冲的载波频率为 Hh=::Bi
EKJ4_ kkjM 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： Nc Mq>n b2kbuk] 3) 时间傅里叶变换 v?=VZ~`O(
q@Yt`$VTN 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： wgP3&4cSUc ~g6[ [ 类似的定义同样适用于复数场 t SLl'XeN
Z8 n%=(He 4) 包络函数 { RX |
]8nm9qmF< 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： n\al }KG 其对应的频域谱为： )7mJ+d[
/
H/Ne
)r 
Sq]1S W3
;pK"N:| 1) 构建脉冲光源 j?) `VLZ _rh.z_a7w 2l4 i-; PS:高斯脉冲光谱窗口 /4BXF4ksi,
^G<M+R F2J 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 #{cp G2Rs
O*CX@N e
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 8=A KOOU7>
: 2d9ZDyD STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ?
NK} q\$
2n:J7PGD STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) l q9h Dn[p
yC$7XSr= STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) \uI C<#o"N
lhODNWi STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Z6ex<[`I
3<E$m * STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 p{PYUW"?^
3!UP>,! STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 g o Z#
B\w` )c 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 yKhzymS}T
N Uml" 
}#^F '%zf
IvSrJe[; 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 x" T^>Q 
h"S/ D[ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 X;RI7{fW%X
6) 点击
，进行光程分析 !+l,
m8Hly &N nMz9 PS1：左图为相位vs频率图 R o$XbU)
Y>~zt - PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) 4(ZV\}j1
Im#$iPIvT 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 "VCr^' PS1：时间偏移量为33.3656ps ,Ou)F;r
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 cv1L!Ce, je% 12DM PS:在中心位置处测量光场随波长变化 1nm W L0
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ,"ZlY}!Gn
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 aoX$,~oI5
@SXgaWr 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 Yw
`VL)v(y
PS：电场振幅在时域中的分布 Z2}b1#U?
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 J n/=v\K@
\}W.RQ ^3 PS:转换为真实的场 $
7!GA9Bn
PS：将包络函数转换为真实场 t]XJ q
11) 其它场测量工具 c5pG?jr+d
(5
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W7v 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 @I:&ozy }= (1vS)v
$L PS：在输出光场上划定线段 "(GeW286k
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 fOAb? :D
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 [8#l~
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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 Bw[V K7
PN=yf@<V3F 3.Kdz}
QQ：2987619807
