建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 #)h
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y}:)cA~o(y 使用工具箱：基本工具箱 bCaPJ!ZO
>`rN T|rg 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 *?R\[59
mC[U)` ey 自由空间传输距离：10mm _WjETyh
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/i~^LITH VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 8 t*%q+Z
_ c(C;s3o 1) 脉冲传输 s2kZZP8-
*|gs-<[#X 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 ,Q /nS$ / Vm}+"BCS
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： L/iVs`qF 2) 复数场 k vgs $
V^$rH< 传输时间用 来表示 S'-`\%@7
,b.4uJg' 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 ^ Mvsq)
J PzQBc5 e 脉冲的载波频率为 f;tyoN0wHx
=`\,2Nb 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： D`~{[c v)\ p,AD!~n` 3) 时间傅里叶变换 z)Q^j>%
6nWx >R< 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示：
b\0Q: @gqs4cg{f 类似的定义同样适用于复数场 1={T cq\]
<Ec)m69P 4) 包络函数 g=YiR/O1QN
,I&0#+}n 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： r(in]7 其对应的频域谱为： k'I_,Z<,
-ynLuq#1A 
gy,TT<1 )
G>ptwB81KM 1) 构建脉冲光源 h^_taAdS` ?.Yw%{?TG gUsz MhHX PS:高斯脉冲光谱窗口 !E:Vn *k;
Y\z\{JW 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 GWqY$YT
F/ od,w9_ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 z vylL
M
g\{! 21M STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) b`W'M :$
ExP25T STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) |o=\9 :wV
-J7 , Nw STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) .SV3<)
73z|'0. STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) //u76nQ
PLD'Q,R STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ]vkHU6d
)4_6\VaM STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 A {Htpm ~
'-] BSU 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 m3xj5]# ^$
gL}Y5U+s 
l
75{J xZX
;ld~21#m 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 Nl<,rD+KSD 
No&[ \; PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 >Wit"p
6) 点击
，进行光程分析 p>tdJjnt wYMX1= PS1：左图为相位vs频率图 ?| LB:8
@bCiaBdi 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) G{Enh<V
O#5( U. E 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 [5eT|uy PS1：时间偏移量为33.3656ps RrpF i'R
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 kBT}Siw Eg29|)qsz PS:在中心位置处测量光场随波长变化 N_k6UA9
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 zomNjy*
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 X|1YG ZJ
LqsJHG 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 *=9# tYn~
PS：电场振幅在时域中的分布 Q !e0Vb
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 (<JDD ]J
khIa9Nm PS:转换为真实的场 NP'DuzC
PS：将包络函数转换为真实场 j"u)/A8*
11) 其它场测量工具 _O,ZeES
hsO.521g 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ~%:p_td \` ^Tbn: PS：在输出光场上划定线段 }/r%~cZ
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 W8h\ s {
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅
5g>kr< K
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 "I FGW4FnL
xi. KD {1DYXKe
QQ：2987619807
