建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 m ?"%&|
t~W4o8<w 使用工具箱：基本工具箱 mW(_FS2%,
Rc .<0# 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 1*, ~ 1!>
sluZ-,zE 自由空间传输距离：10mm J ]^gF|
Nb9V/2c;V VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 o / [yA3^
Fh4w0u*Q 1) 脉冲传输 Pd N\0B `
64?$TT 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 Ac(irPrD ?9okjLp1n
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： f( MHU 2) 复数场 \ui~n:aWJ
\V-
Y,!~5 传输时间用 来表示 7<'i #E~
1YD.jU^;HD 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 xjk|O;ak
AdS_-Cm 脉冲的载波频率为 &EJ,k'7$
h)RM9813< 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： ,) jB<` E6-(q!"A 3) 时间傅里叶变换 WuZ n|j'
@`*YZq>p 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： G` lhvpifG mb`}sTU). 类似的定义同样适用于复数场 2DqHq q9m
WK)k -A^q 4) 包络函数 Nl)jQ
x[@3;_'K 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： @O0 vh$3t0 其对应的频域谱为： !4.^@^L|\
uqeWdj*Y 
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UAPjR
92_H!m/ 1) 构建脉冲光源 fTtSx_}3H MCpK^7]k I[IQFk a} PS:高斯脉冲光谱窗口 8/$iCW
Tka="eyIj3 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 >:nJTr
4n )Mx*{ 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 `ViNSr):J
,lYU #Hx* STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) v86`\K*0Y
y Vv3S[J STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) "A`'~]/hE
DOU?e9I2 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) $^ dk>Hj>4
JN-8\ L STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Yaepy3F
Px&Mi:4tG STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱
o*1`, n
JY8pV+q @= STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 3H %WB|
E?o8'r 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm X^^ D[U
r (CL=[ 
\1_&?( pU
y~1php>2f1 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 ^TK)_wx 
p}X87Zq PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 nE%qm -
6) 点击
，进行光程分析 Vo8"/]_h _I5+o\;1 PS1：左图为相位vs频率图 o-Arfc3Q
x"De
9SB PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) .1lc'gu5y
# TF 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 E z Ujt)wF PS1：时间偏移量为33.3656ps <2A'
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 X/7 49"23 +q%goG8 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 sg\ jC#
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 a8$pc>2E
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 _%!hkc(
~h+3WuOv 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 6*
w ;xf
PS：电场振幅在时域中的分布 nzDY!Y
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 IW*.B6Hw 8
Jp iKZG@L PS:转换为真实的场 . C?g nOq
PS：将包络函数转换为真实场 \zyGJyy.
11) 其它场测量工具 z8MYgn 7
-&tiM
v 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Vd~ k4 <{uIB;P PS：在输出光场上划定线段 ')<$AMy1
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 SBt:
`,
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 YgDasKFm'
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 ,_O[; L
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QQ：2987619807
