建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ScI9.{
:( `Q4D~l 使用工具箱：基本工具箱 wiutUb
Y
OTRTa{TB 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Q|0[B4e^:
r1[0#5kJ;J 自由空间传输距离：10mm !:>y.^O
2 9E^]IL? VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 }SYvGp{J,
NZl0sX.: 1) 脉冲传输 rlds-j ''
^ PD a 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 u^`B#b ' v/kY yz
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： R4o_zwWgPw 2) 复数场 zRz3ot,|
Kp"o0fh<9 传输时间用 来表示 D3_,2
k`N)-` O7 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 U zc`,iV$
p1Els /| 脉冲的载波频率为 rc$G 0O
9@!`,C o 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： Pp}j=$&j\ t]Oxo`h= 3) 时间傅里叶变换 l9-(ofY*J
g n'. 9";j 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： nzU @ }/A/ wp} PQw: 类似的定义同样适用于复数场 H3&$: h
,3x3&c 4) 包络函数 $oh}!Smt
@o_-UsUX VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： x ;kW }U 其对应的频域谱为： Ix}:! L
JD,/oL.KA 
rR/P nVup
Mb F.KmV 1) 构建脉冲光源 L g-Sxz}P! AuWEy-q? x%0Q W PS:高斯脉冲光谱窗口 z`'{l {
}O8$?7j( 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ,zO!`|I
b1_HD C ( 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 8n NRn[oS
?oP<sGp STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) `N$<]i]s5
,|}Pof=]xk STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) #p Ld ';
85m_jmh[ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) I)T]}et
z^@98:x STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Bh<)e5lP:
{4\(HrGNk STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 u m ,Zt
qauk,t STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 k\I+T~~xD
fp u^ 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 6f(K'v
fn]f$n*` 
(@[c;+x
0escp~ \Z 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 8 Zhx & 
} U\n:@:2B PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 gWL'Fl }H
6) 点击
，进行光程分析 CM|?;PBuv
>+LFu?y PS1：左图为相位vs频率图 9Eu.Y
Kj. 4Z+^ PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) :>+}|(v
1 #/>[B 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 #| ETH;HM PS1：时间偏移量为33.3656ps ~QQi{92
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 *#\da]"{ ;%{REa PS:在中心位置处测量光场随波长变化 5R"iF+p4
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 2M1}` H\
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 G AI( =
f_I6g uDPz PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 YEqZ(( H
PS：电场振幅在时域中的分布 Q+YYj
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 ?H3Ls~R
s"gNHp.oF PS:转换为真实的场 1 CXO=Q
PS：将包络函数转换为真实场 AR8zCKBc^
11) 其它场测量工具 C3>&O?7J*7
;n`SF~CU 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 C+tB$yahO =n7QL QU PS：在输出光场上划定线段 # 2{H!jr
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 1g<jr.
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 Okxuhzn>"
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 l/ufu[x!a
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QQ：2987619807
