建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 (87| :{
$uDgBZA\ 使用工具箱：基本工具箱 sWte&
6vsA8u(|V# 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 EN\cwa# FU
(&Rk#i U
2 自由空间传输距离：10mm #| _VN %!
KCyV |,+n VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 q+\<%$:u
\hgd&H0UU 1) 脉冲传输 JkWhYP }
%S;AM \o4 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 }W8A1-UF W&Fm ;m@M
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： p"p~Bx 2) 复数场 Sp5:R75vI
N'VTdf? 传输时间用 来表示 6wh PW
.
1*u]v {JJ( 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 f(w>(1&/B
7/IL"
D 脉冲的载波频率为 }x`Cnn
MGm*({% 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： 0fXMY-$I ?h&XIM( 3) 时间傅里叶变换 JkJ
@bh
Eu
AE}cHBwZE 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： !vAmjjB ]5"k %v| 类似的定义同样适用于复数场 "u7[[.P)
}w$2,r
gA 4) 包络函数 x^[,0 ?y2
-i:WA^yKgw VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： d j\Z}[ 其对应的频域谱为： FSA%, b; U
C*b[J 
9Vm1q!lE
U<w8jVE 1) 构建脉冲光源 ZX:rqc d#0:U
Y% ~ 6 P{^j PS:高斯脉冲光谱窗口 adP :{j
>N Bc-DX^ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 {1OxJn1hd
C12UZE; 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 eZPeyYX
gQ{ #C' STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 89LD:+p/
pr#%VM[':R STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) JPqd} :u3
r&
a[ ? STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) =%7drBo D
2nkA%^tR STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) += 8wZ]
6#+&/ "* STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 k\ #;
G{} 2"/ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 N @c G jpQ
_cs(f<>oCO 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm ;98 &5X\u<
%v8 & 
O% T?+1E
!vgY3S0?rq 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 DU% E883 
*<xu3){:c PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 8$ {n}}
6) 点击
，进行光程分析 g3$'G hf A O:F*%Q u PS1：左图为相位vs频率图 TRm#H $
@JbxGi 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) d&Nnp jH}c
<YU?1y?V 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 [~{F( Le PS1：时间偏移量为33.3656ps "u^Erj# /
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
:RnUNz u8zL[] > PS:在中心位置处测量光场随波长变化 t<8)h8eW
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ST?{H SCz
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 uy
hh"[
Mr )t>4 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 nEsD+ }E?
PS：电场振幅在时域中的分布 i&:SWH =
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 NuQ!hu h
7
XxZF43 PS:转换为真实的场 *-9i<@|(U^
PS：将包络函数转换为真实场 X
hq ss),
11) 其它场测量工具 e(8hSVcl4
U T\4Xk< 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 WA (x]""
I<D#
PS：在输出光场上划定线段 1cK'B<5">]
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 +|LM"
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 6'^E
],:b
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 DPT6]pl"y
K+}0:W=P ]:gW+6w"C
QQ：2987619807
