建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Zi7cp6~7
y!}XlllV 使用工具箱：基本工具箱 F[%k ;aJ
9W]OtS G 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 8Dtpb7\o
)g^qgxnnV 自由空间传输距离：10mm XNfl
F=w:!tqA VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 42tZBz&
_ deEs5i 1) 脉冲传输 nw+^@|4
.{ljhE: 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 pjTJZhT2 I (3D& GY!/
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： PN 8#T:E 2) 复数场 d0ht*b
#qF 1z}L( 传输时间用 来表示 "u^vBd[}
cuumQQ 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 5p}j {f
Ak W>*x 脉冲的载波频率为 4ytdcb
^VG].6 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： B0)|sH ~8mz .ZdY 3) 时间傅里叶变换 .zt&HI.F
i/'bpGrQ( 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： uKXD(lzX GiM-8y ~ 类似的定义同样适用于复数场 M&29J
];6955I! 4) 包络函数 V>Z4gZp5sc
NyRa.hgZ; 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： ~CV.Ci.dG 其对应的频域谱为： 6("bdx;!
+a|Q)Ob 
kqj)&0 |X
Q4LPi;{\ 1) 构建脉冲光源 ^M q@} 0 ,"gPd!HD ( {5X,xdzR PS:高斯脉冲光谱窗口 Q8h0.(#-
G ,$nq4 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 r"{jrBK$
B|"i`{> 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 uI?Z_
f R@Cg
sw STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ,vf#e= Z
Op]*wwI*h STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) lkJxb~S
Nr$78] o9 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) u<fZ.1
#|Lsi`]+ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) '/03m\7
xxl|j$m STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 h 6O'"
p o)lN[v STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Cx/J_Ro#
E' `; 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 U_PH#e
vWESu4W`L 
4XER 7c
g&F$hm 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 E%D .a=UX, 
hR7uAk_? PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 vw3[(_MV3_
6) 点击
，进行光程分析 p2rT0gu! Bx5 xtJ|! PS1：左图为相位vs频率图 @M<qz\
[
DMc h88W 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) "~ $i#
jR[c3EA
; 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 > ]ux3F3\ PS1：时间偏移量为33.3656ps Bi
\fB-|
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 [s]$& \yw5`5g PS:在中心位置处测量光场随波长变化 <2 [vR|Q*
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 [@VzpVhXz
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 N_B^k8j
G,?a8( 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 weu+$Kr
PS：电场振幅在时域中的分布 `Rt w'Uz
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 %RtL4"M2j
0v SPeZ
PS:转换为真实的场 }F.k,2
PS：将包络函数转换为真实场 b?iPQ$NyQ
11) 其它场测量工具 ,T
zlW\?\
y_n4Y[4g 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 +3zQ"lLD^ YV|_y:- PS：在输出光场上划定线段 g 7hI9(8+
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 VUUnB<j
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 JS m7-p|E
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 Qu'#~#L`
OwNM`xSa|\ l\AdL$$Mb
QQ：2987619807
