建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 V6ECL6n
o6 NmDv5 使用工具箱：基本工具箱 \Qv:7;?
=&-.] | t 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Qu<HeSA_
| 9 *$6Y 自由空间传输距离：10mm ( Ygy%O%
H.n|zGQT B VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 FB+nN5D/
LM" b% 1) 脉冲传输 &SZAe/3+
R. ryy 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 OB (~zUe.R EG=U](8T
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： A1zV5-E/ 2) 复数场 q _;# EV
\q-["W34 传输时间用 来表示 TxkvHiq2
-Vg 0J6x 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 L<<v
CS"k0V44} 脉冲的载波频率为 k8., id
Q6X}R,KA1 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： T c ;BE g;3<oI/P 3) 时间傅里叶变换 c$hoqi |tD
ol4!#4Y&{ 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： Ce3
{}PBYX R 类似的定义同样适用于复数场 ? v@q&
P}p6{ 4) 包络函数 2-wvL&pi)
dI8y}EbE~ 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： Lr( w S { 其对应的频域谱为： T^ah'WmNw
oakm{I|k} 
[SLBA_d
{5:V
hW } 1) 构建脉冲光源 9_S>G$9D !g-19at 9ev " BO PS:高斯脉冲光谱窗口 Mj@ 0F
2hy
3UX} )mW 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 u>-!5=D8
Aa/lKiiz 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 [HhdeLOX
sh"\ kk9 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ^E8eW
` 5Qo*qx STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) M e
A5ps|zidI STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) BqKh&m
.sDVBT'% STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ;0 VE *
pJ#R :#P STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 }A"%YDrNbG
xe6 2gaT STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ,Mwj`fgh
eS
jXaZh 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 c.PPVqx
B/Lx, 
,wlh0;,
v:<UbuJw 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 Au,}5=+`P 
SL/ FMYdd PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 !58-3F%P
6) 点击
，进行光程分析 s]r "-^eS3 Ng,#d`Br PS1：左图为相位vs频率图 S3Tww]q
Tc`LY/%Od 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) ]v 6u
Q<r O5 -K 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 81/Bn! PS1：时间偏移量为33.3656ps
8KW}XG
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 5_nkN`x .Lp0_R@ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 t.>vLzrU
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ;/SM^&Y
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ]`y4n=L.
6pQ#Zg()vp 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 |]]Xee]
PS：电场振幅在时域中的分布 abCcZ<=|b
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 ^&DHBx"J
$d!Sl
a PS:转换为真实的场 [cru+c+O:
PS：将包络函数转换为真实场 <<w $ Ur
11) 其它场测量工具 VA)3=82n
(ZjIwA9> 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 n\.K:t[: #*
S0d1 PS：在输出光场上划定线段 /%rbXrR4w
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 #v')iR"
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 Y+V* $73`
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 s+tS4E?
x-U:T.+{ 0d:t$2~C
QQ：2987619807
