建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 |yAK@ Hl'
lf8xL9v 使用工具箱：基本工具箱 !~d'{ sy6
;\s~%~ \ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 M]B3vPA/v
Uk02IOXQ 自由空间传输距离：10mm q5 ?L1
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o^Ic`FhS VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 BVAr&cu
O3+)qb!X 1) 脉冲传输 sVcdj|j
N<"`ShCNM 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 B<+pg &GU@ 8
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"^. 0*X/d 2) 复数场 aG
Ef#A
UnjNR[= 传输时间用 来表示 Q!x` M 4
#~1wv^ 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 TC@bL<1
h U)'OKe 脉冲的载波频率为 Nor`c+,4
&_YtY47 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： Pn J*Zea 55, =[ 3) 时间傅里叶变换 rV~ T >x
~BtKd* ~* 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： p EkOSG a! ?.F_T9A 类似的定义同样适用于复数场 WT?b Bf
)+*{Y$/U 4) 包络函数 EFwL.'Fh
bk0Y VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： []r T? - 其对应的频域谱为： O!yakU+
n3*UgNg%fK 
) X~#n
Kc-Y 1) 构建脉冲光源 :;q>31:h zfirb v8>!Gft PS:高斯脉冲光谱窗口 \ U Ax(;
jjX'_E 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 e/ WBgiLw
T 6 , V 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 tnN'V
t1 8UDR{ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ,;7`{Nab
)>?! xx_` STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) M q76]I%
Ew>~a8! Fq STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) _IC,9bbg
([[ )Ub$U STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) E Z..^M 3
L>0!B8X2 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 y{YXf! AS
m; 1'u;
STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 I J qv w
- J{Dxz 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 pn|p(6
-g9^0V`G 
ss/h[4h4h
4 U}zJP(L 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 7[4_+Q:} 
FwXKRZa PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 1 % asx'^
6) 点击
，进行光程分析 7WgIhQ~ mXQl; PS1：左图为相位vs频率图 G(:s-x ig6
g[m3IJzq 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 Z@L4ZT
+ .S#= 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Q^*G`&w, PS1：时间偏移量为33.3656ps f#'8"ff*1
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 fL(':W&n- i/ 5 y^
PS:在中心位置处测量光场随波长变化 j#7wyi5q
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 @YEw^J~
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 caGML|DeI
l#X=]xQf 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 FYp|oD2=1
PS：电场振幅在时域中的分布 \_lG#p|
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 /!^L69um
;3 G~["DA PS:转换为真实的场 F5<"ktnI
PS：将包络函数转换为真实场 u(8 _[/_B
11) 其它场测量工具 1y}, 9ym
hq5NQi`
% 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 nu#aa#ex> _7r qXkp% PS：在输出光场上划定线段 C<r(-qO{5
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 j5PaS k&o=
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 C$$"{FfgU"
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 6.7`0v?,n
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QQ：2987619807
