建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Q_aqX(ig
sQ}%7BMK 使用工具箱：基本工具箱 ;wXY3|@
W 9Vz[ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 )!k_Gb`#X
0^9:KZ.! 自由空间传输距离：10mm b>QM~mq3^I
dGsS<@G VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Kr /h`RM
*:9 > W$0u 1) 脉冲传输 e(~'pk"mZ
8Y\OCwO 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 > AQ) x 1GG>.RCP
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： y98JiNq 2) 复数场 1iJ0Hut}d
`u#;MUg 传输时间用 来表示 q*[!>\ Z8
)d}H>Q x= 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 {jOzap|
|
"J x 脉冲的载波频率为 aGB0-;.t7
u3Usq=I j{ 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： X<~k =qwA LBmM{Gu 3) 时间傅里叶变换 ;GE26Ymqly
djsz!$ 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： D[89*@v O` i)?BC 类似的定义同样适用于复数场 m7r j >X Y
6|
*(dE2x( 4) 包络函数 $A;7Em
5zNSEI"PY VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： rH$eB/#F 其对应的频域谱为： /a[V!<"R
nW|'l^& 
;w`sz.
%cH8;5U40 1) 构建脉冲光源 Z+Yeg nnt8 sf@\ fav5e'[$ PS:高斯脉冲光谱窗口 l`@0zw+
6exI_3A4jh 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ud0QZ X
"7=bL7wM& 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 vv+TKO
!1a}| !Zn STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) I@n*[EC
&Nc[$H7< STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) <7=&DpjI7F
(V gNb&Yo9 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) QVIcb ;&:}
gjW\
XY STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) X<(6T
vO\:vp4fH STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 a9[mZVMgUK
<57g{e0I STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 }>2t&+v+
Z6
;Wd_ 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm >n]oB~P%
Da-u-_~ 
oZgHSR RL
}FrEF\}]_7 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 ]?[zx'| 
?TDvCL PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 tcZa~3.
6) 点击
，进行光程分析 R.K?
:-z&Y492 PS1：左图为相位vs频率图 F8;mYuA
>K\3*]>J3 PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) k@S)j<
8qn 9| 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Ua %UbAt PS1：时间偏移量为33.3656ps S+r^B?a<oM
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 jh[
#p?: -$. 0Dc)3! PS:在中心位置处测量光场随波长变化 nE_Cuc>K\
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Hb+X}7c$
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 le.anJAr
a0PE^U 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 h\(B#SN
PS：电场振幅在时域中的分布 C,fY.Ce I
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 J,??x0GDx,
I!P4(3skAB PS:转换为真实的场 "# !D|[h0
PS：将包络函数转换为真实场 x>v-m*4Z4@
11) 其它场测量工具 1B 5:s,Oyj
!$_~x
8K1- 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 O $^xkv5. iox bf6{ PS：在输出光场上划定线段 vB.l0!c\e_
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 /,!<Va;~
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ! D$Ooamq
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 m^<p8KZ
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QQ：2987619807
