建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Yz Q1c~+
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D29Q 使用工具箱：基本工具箱 Iia.`"S
FE&: ? 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 9J?s :"j
'ScvteQ 自由空间传输距离：10mm )%MC*Z :^
i2 c|_B VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 $HsNV6
9jqsEd-SW 1) 脉冲传输 3oMHy5
<?5|(Q"@: 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 HOFxOBV 9 %4:eTcp
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： ->{-yh]jv 2) 复数场 @x+2b0 b
? SElJ? Z 传输时间用 来表示 7<;oz30G!L
URrx7F98 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 J:glJ '4E
BDWbWA
6 脉冲的载波频率为 >> $`] ]7
X(*O$B{
R 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： !p/?IW+ E K V[cq 3) 时间傅里叶变换 L}Y.xi
R=Li B+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： )j>U4a j x kjPf? 类似的定义同样适用于复数场 \"nut7";2
~r5S{& 4) 包络函数 z77>W}d
]{\ttb%GX 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： %csr Nf 其对应的频域谱为： qz>R"pj0g
.Ln a\Bv 
n@p@ @
m)Kg6/MV. 1) 构建脉冲光源 G#GZt\) F
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Y= PS:高斯脉冲光谱窗口 u/u(Z&
A!B.+p[ G 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 d9M[ ]{
?e<2'\5v 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 LsuOmB| ^
N8dx gh!, STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) yQ N{)rv
UE.kR+1 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) _o$jk8jOjW
aY>v STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) bPU
i44P
QE\
[ EI2 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 6^ [ 4.D
wc4BSJa,19 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 hcj}6NXc
hDW!pnj 1 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 V^ 5d5Ao
D! [v{0 er 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm p/HDG
^T:u
^ U*y*l$
rQVX ^
MVsFi]- 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 9_?x AJ 
W8^m-B& PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 pi?MAE*f
6) 点击
，进行光程分析 -V|"T+U 0
Uropam PS1：左图为相位vs频率图 + O.-o /
P9
<U+\z 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) &Vz$0{d5
%M@K(Qu 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 M Irx, d PS1：时间偏移量为33.3656ps 9Rnypzds
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 {_O !mI* _s=H|#l
PS:在中心位置处测量光场随波长变化 kt/,& oKI
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 J~k9jeq9
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 !mmMAsd,
-Z "4W 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 hw^&{x
PS：电场振幅在时域中的分布 CI'RuR3y]Z
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 CJ
:V %|
$v|W2k PS:转换为真实的场 D(AH3`*|#
PS：将包络函数转换为真实场 "?I#!t%'
11) 其它场测量工具 'u7-Qetj
faDSyBL o 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 kOY Uxr.b &0F' Ca PS：在输出光场上划定线段 to'7o8Z
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 AI-*5[w#A
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 tJ\
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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 kJWg},-\
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QQ：2987619807
