建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 W"#j7p`d
W\z L 使用工具箱：基本工具箱 axt6u)4%7:
Au%Wrk3j 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 .f [\G*
KX&Od@cQ$ 自由空间传输距离：10mm a?f5(qW3
9 ~*_(yjF VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ZfF`kD\
&ij^FAM 1) 脉冲传输 .T[!!z#^
]&; G\9$y 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 !dYX2! lvT jp\JwE
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： _~(M A-l 2) 复数场 :zS>^RE
S<)RVm,!e 传输时间用 来表示 X,Q 6
w96j,rEC 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 gDjd{+LUo
?.|wfBI 脉冲的载波频率为 w2RESpi
bTI& # Hu 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： ? Ix'2v ~Y}Z4" o 3) 时间傅里叶变换 *+zy\AhkP
co(fGp#! 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： lu 9Ir >c ()rx>?x5 类似的定义同样适用于复数场 C'xU=OnA8
$e^ :d 4) 包络函数 (h8hg+l
o
5Rt0h$_J 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： K{7S 其对应的频域谱为： rVIb'sa
3IRRFIiO 
[ a65VR~J
FcbA)7dD 1) 构建脉冲光源 [{fF)D<tC fQ?n( x X=IMM3 PS:高斯脉冲光谱窗口 :pV("tHE
.\hib. n3 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 JJZXSBAOU
#uDBF 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 Vzv.e6_
Wcay'#K, STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) sou$qKoG01
~QQ23k& STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) K]=>F
:4L5@>b- STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) @8 yE(
9W,}A Wf:Y STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) L)//-
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B}xo|:f!zj STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 _bV=G#qKK
j~0ZE
-e STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 m3v* ,~
) 9sr,3w 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm Wx\"wlJ7.3
E 0?\DvA 
h ?qY y$
Q; /!oA_ 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 GLcZ=6)" ' 
W3-Rs&se PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 b42pLbpe'E
6) 点击
，进行光程分析 :DF4g= ^OcfM_4pN PS1：左图为相位vs频率图 $@f3=NJ4k
X52jqXjg PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) o>,z %+
TD= /C| 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Z
5YW L4s PS1：时间偏移量为33.3656ps es(LE/`e
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 JFk|Uqs( h.+&=s!Nsy PS:在中心位置处测量光场随波长变化 _e@ qv; *
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 7JwWM2N?V
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 DlkKQ
u9^;~i, PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 L$kAe1 V^m
PS：电场振幅在时域中的分布 Rw ^ YTv
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 >^ 1S26
- 5Wt9 PS:转换为真实的场
<cOE6; d#
PS：将包络函数转换为真实场 nv[Sb %/
11) 其它场测量工具 $0C/S5b
"._WdY[ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 !?M_%fNE \gQ+@O&+ PS：在输出光场上划定线段 !P ^$g
R
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 MifgRUe
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 s!!t
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 +r w3.d
PC7 .+;1 m@2 xC,@
QQ：2987619807
