建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 8J*"%C$qe
@ :; )~V 使用工具箱：基本工具箱 \( ~y? l
wJg1Y0 nh 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 *w$W2I>b7
+ylTGSZS 自由空间传输距离：10mm -B> ++r2A^
eiuSvyY VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 D_?K"E=fw
HvUxsdT 1) 脉冲传输 zUDg& -J3
Hh%I 0# 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 yTyj'-4 lackB2J9 A
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： xpNH?#& 2) 复数场 KMt`XaC9e
-Q2, " 传输时间用 来表示 %`k6w3qI
5 VRYO"D: 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 y9_V
ke{8 ^X~# 脉冲的载波频率为 ioa U*%
h,QKd>4:CF 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： XoXM ^*Vk tWo{7) Eb 3) 时间傅里叶变换 kM!kD4&
OL5v).Bb 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： Us %T;gW Ulhk$CPA 类似的定义同样适用于复数场 yZd +^QN
\:R%4w#Jv 4) 包络函数 =6xrfDbN8
>PB4L_1 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： ?xK8# 其对应的频域谱为： sPd Gw~{
so^lb?g 
:#2Bw]z&z
g! cUF+ 1) 构建脉冲光源 ()`7L|(`;q M=.:,wRm ;sfb 4x4 PS:高斯脉冲光谱窗口 >d~WH@o`G
Kfm5i Q 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 0WT {,/>
!GOM5z, 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 f6 |KN+.
$`APHjijN STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Z.d 7U~_
tc_ 286'x STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) r`%+M7
pa#d L!J STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) syk!7zfK
]FD'5p{ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) H&F9J ^rC
ilK-?@u+ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 I[b}4M6E
#G| qD STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 0$_oT;{8
KiRUvWqa 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 "@evXql3`
G,TM- l_uw 
r~+\
Y"rM
)=\# UE+W 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'@3$>R= 
GGe,fb<k PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 /V=24\1Ky
6) 点击
，进行光程分析 ?aC'.jH+ *o-.6OxZ$ PS1：左图为相位vs频率图 ~CVe yk< (
6Ztq 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) \Z^TXyu
3VI4X 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 DKfE.p) PS1：时间偏移量为33.3656ps |UP `B |
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 f} Np/ a UxGzMZ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 $jm>: YD
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 p >vn7;s2#
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 O_cbP59Y.
:`E8Z:-R PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 %R z&lh/
PS：电场振幅在时域中的分布 4VHq BQ4
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 ;2@BO-3K
L,SGT8lL PS:转换为真实的场 |?Frj
PS：将包络函数转换为真实场 > RPd$('T
11) 其它场测量工具 \
W ? R
}K1JU`Lz 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 3l[Mc Z Glxuz0] PS：在输出光场上划定线段 + zrAG 24q
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 iv?g Zg
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 H ~GQ;PhRx
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 xfy1pS.[:
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QQ：2987619807
