建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 gP %|:"
;X$q#qzN# 使用工具箱：基本工具箱 S[L#M;n
[j=,g-EOA 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 |YE,) kiF
kh<pLI >$h 自由空间传输距离：10mm h"PS-]:CD
Y[ iDX# VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 %su}Ru
U BhciZ 1) 脉冲传输 _^6| ^PT.
+ -H}s` 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 8NaL{j1` 'n l RY5@2
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： wUK7um 2) 复数场 %_b^!FR
$>'" )7z 传输时间用 来表示 lJ:M^.Em0
pwFU2}I 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 Sg. +`xww3
d1~_?V'r] 脉冲的载波频率为 VDByj "%
d)04;[= 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： 1jH7<%y T|o` a+? 3) 时间傅里叶变换 \);.0
861i3OXVE> 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： O ;X(pE/G ]g;^w?9h 类似的定义同样适用于复数场 )|w*/JK\Z
lX98"} 4) 包络函数 {J,6iP{>ZN
-, ~;q Ss 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： *'9)H 0 其对应的频域谱为： 5:Yck<
~Na=+}.q_ 
G3RrjWtO
!;o\5x<'$O 1) 构建脉冲光源 May&@x/oMS K<@[_W+ AIZW@ Nq.5 PS:高斯脉冲光谱窗口 9 z5"y|$
kAZC"qM%i 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 {fog<1c
Z69+ yOJI 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 8G 0
?mH@`c,fM STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) _Kc 1
.A3DFm3 t STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) X^zYQ6t
UF@IBb}0 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) aB6Ye/Io
# / OUGeJ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 28nm Q
;yF[2P ; STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 C Jzm}'NY
ET U-]R 3 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 +yzcx3<
dCB&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 {5T0RL{\N
'oleB_B 
blJIto '
"XCU'_k= 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 y^2#9\}K 
:3JCvrq PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 }o-|8P:Y
6) 点击
，进行光程分析 B ,3 t` Mv|vRx^b PS1：左图为相位vs频率图 31WZJm^
`SCy<w3$+[ PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) K!GUv{fp
\CcmePTN#x 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 r)V Lf#3B PS1：时间偏移量为33.3656ps :`D'jF^S
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 Osnyd+dJY 4[`[mE18. PS:在中心位置处测量光场随波长变化 S|HY+Z6n'
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 :]'q#$!
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 o6*/o ]]
] bIt@GB 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 IWQ&6SDW$z
PS：电场振幅在时域中的分布 : (cb2j(C
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 .N5'.3
AWO0 NWTB PS:转换为真实的场 *xPB<v2N:P
PS：将包络函数转换为真实场 B$ui:R/ t
11) 其它场测量工具 ?4,@,
ae&
dgXg kB' 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 _ j~4+H ei@3,{~5 PS：在输出光场上划定线段 Rfht\{N 7
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 f3 !n$lj
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 V"O 9n [ |
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 {(;B5rs
F=srkw:*. J;~E<_"Hn
QQ：2987619807
