建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ^Pc&`1Ap
?OW J UmQ 使用工具箱：基本工具箱 x):h|/B
}{) >aJ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 K1fnHpK
G E fTs[ 自由空间传输距离：10mm 9jt+PII
)u5+<OG}= VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 7Dx <Sr!
h@(S];. 1) 脉冲传输 ;rh@q4#
k*= #XbX 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 r(/ +-
t ^$F1U,o i
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： J]4Uh_>) 2) 复数场 }JBLzk5|
;PX>] r5U0 传输时间用 来表示 q{oppali
#vvQ 1ub 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 s4{ >7`N2
2z0 27P-Q 脉冲的载波频率为 p EbyQ[
."JtR
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： A;C)#Q/ G>c:+`KS 3) 时间傅里叶变换 +`~6Weay
#R3|nL 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： AtW<e;!0te xsdi\
j;n> 类似的定义同样适用于复数场 f^k H[C
$n@B:kv5p 4) 包络函数 G^/8lIj
:B] yreg 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-dr N) o 其对应的频域谱为： X=i",5;
|4|j5<5 
d;O4)8 >
)wueR5P 1) 构建脉冲光源 use`
y^c eww/tG a ,f W%Qv PS:高斯脉冲光谱窗口 l r_c
L9":= 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 {pyTiz#JY
zsuXN * 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 &+ zS4)UK
i- *ZW: STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) *3]_Huw<
2h5L#\H" STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) `5C uH
r Gb<7b% STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) B (h%>mT[
2Bg0
M STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) A
2Rp
C4^o=
6{ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 !omf>CW;ud
XPQY *.l&. STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 2\J-7o=P
7S]<?>* 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 ;o-c.-!F
R /0zB 
?,0 a#lG
p ]erk 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 ;dVYR =l 
Y~[k_! PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 '| rhm
6) 点击
，进行光程分析 ap|$8 G H^r;,Q$9 PS1：左图为相位vs频率图 |Pj]sh[^Y
<Po$|$_~ 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) >JckN4 v
rK} = <R 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ur K~]6 8 PS1：时间偏移量为33.3656ps "1HKD
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 ?3=y]Vb+ ~D\zz }l PS:在中心位置处测量光场随波长变化 f'?FYBL
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 %v)O!HC}
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 PED V9u[A
L| K8 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 #Q'j^y 7=z
PS：电场振幅在时域中的分布 RB Og;EJ
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 &.1qixXIr
[2 \jQv\Y PS:转换为真实的场 )wyC8` &-
PS：将包络函数转换为真实场 PQJw"[N/YM
11) 其它场测量工具 ~KP@wD~
d`9ofw~3= 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 X([p0W
9V(
Ci(c`1a v PS：在输出光场上划定线段 IC6r?
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ^aR^M\38
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅
BDfJ
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 45A|KaVpg
p!>DA?vF [PX%p ;"D
QQ：2987619807
