建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 9N[EZhW
;3C:%!CdA] 使用工具箱：基本工具箱 +rWZ|&r%
}%n5nLU` 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场
z&4~x!-_
x?D/.vrOY 自由空间传输距离：10mm GD-&_ 6a
) gR=<oa VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 mCKk*5ws5"
5(&xNT-n8 1) 脉冲传输 A<YsfDa_d
GJ 'spgz 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 3kmeD" . ep(g`e
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： V F0dE 2) 复数场 !p
8psi0
D&hqV)d4R 传输时间用 来表示 L(&}W v
6Gn4asoA 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 /-0'
Qa+*
o 07IcIo 脉冲的载波频率为 }fhHXGK.
2Oh p]G 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： |)_-Bi;MW` ! d9 AG| 3) 时间傅里叶变换 'PdmI<eXQ
GO5 ~!g 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： ?)3jqQ. ,yLw$- 类似的定义同样适用于复数场 cQpnEO&SL
POU}/e!Ua 4) 包络函数 k4KHS< n0
#I`ms$j% 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： 8V4V3^_xs 其对应的频域谱为： \ Rk$t7ZH
F@YV]u>N 
UCqs}U 8
Y9}8M27vQG 1) 构建脉冲光源 |k-XBp #w3ru6*W F!KV\?eM$ PS:高斯脉冲光谱窗口 ]T{E
(9
2f:Mm'XdB 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 )wf\F6jN
:7;[`bm(G 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 <d$A)S};W
tGqCt9;< STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) DacJ,in_I{
xNdID j@ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) xDr V5bg
u39FN?<^ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) % ]Cjhs"v
K%,$ V ,# STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) /B HepD}
~LE[,
I:q STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 j.c8}r&
,# "(Z STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 aMCO"66b
8@7AE" 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 t;Wotfc[#0
- 0~I Y 
2Ug.:![
t9*= 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 Xm[Czd]% 
Kd{ #r/HZ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 {$TZ }z"DA
6) 点击
，进行光程分析 _ 5\AS+[x
~ v1W PS1：左图为相位vs频率图 ?6:cNdN
8gpB z'/, PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) FP;": i RL
.98.G4J> 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Lpm?# g uR PS1：时间偏移量为33.3656ps 1KJZWZy
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 (
Yi=v'd k&DGJ5m$. PS:在中心位置处测量光场随波长变化 0(TvQ{
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Iu6W=A
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 mmN|F$;r
tP] q4i PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 |a(Q4 e/,
PS：电场振幅在时域中的分布 U ?6yke
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 b{HhS6<K?
jT"r$""1d PS:转换为真实的场 @W [{2d
PS：将包络函数转换为真实场 PdM*5g4
11) 其它场测量工具 o4 'v> b
s-5wbi.C 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 6~:+:; 6<76O~hNZ PS：在输出光场上划定线段 z+ 6QZQk
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 5 vGioO
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 4Bo<4 4-,
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 {*__B} ,N
T/7vM 6u # `58F .
QQ：2987619807
