建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 qZ&~&f|>e
\4^rb?B 使用工具箱：基本工具箱 V; CPn
:7mHPe }( 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 /
*PHX@
zn7)>cQ905 自由空间传输距离：10mm
q LP/z
,v,rY' VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 T ~(Sc'8
aWJj@',_ 1) 脉冲传输 V)N{ Fr)&
" H<us?r{ 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 y&-QLX L [/%N2mj
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： PP >6 2) 复数场 I[d<SHo
Z6A-i@ 传输时间用 来表示
r[H8;&EL
o vBmo2W/ 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 GNe^ ~
kS:# |yY8% 脉冲的载波频率为 m! ueqV"
-TH MTRFz 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： lg~7[=%k# _]pu"hZz4 3) 时间傅里叶变换 ^W, 5A;*3
V 3cKbk7~ 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： aR/?YKA
mPk' a 类似的定义同样适用于复数场 .\glNH1d
6/Xs}[iJ 4) 包络函数 3m` >D
e
jWv'`c 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： _Uq' N0U 其对应的频域谱为： }Mt1C~{(
$
V P1(C 
>[,eK=
z+yIP ?s}( 1) 构建脉冲光源 .
yg# (Y@T5-!D mV$ebFco0 PS:高斯脉冲光谱窗口 h%Nd89//
v/.'st2% 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 G~YZ(+V%~
I}3F'}JV< 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 v# d\YV{I
9ziFjP+1 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) /uj^w&l#
~<m^ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 0!_?\)X
0)332}Oh STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) =abcLrf2G
?<TJ}("/ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) d*0 RBgn
E,}{ iqAb STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 _9
]:0bDUo
|JxVfX8^ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ehr-o7](
1 _?8 OU 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 EIg~^xK
5mD8$% \8 
L(VFzPkY%
30! DraW8 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 ~v.m bh 
ctZ,qg*N PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 /I=|; FGq
6) 点击
，进行光程分析 oLT#'42+H >8e)V
; PS1：左图为相位vs频率图 oS fr5
i
-WlYH W 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) f^ui Zb
S\g9 @g. 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Z8 # nu PS1：时间偏移量为33.3656ps q k2E>
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 \9)5b8 p"ZvA^d\ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 EAGvP&~P
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 [a2]_]E%
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 pCs3-&rI3
S4x9k{Xn 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\_AB .Z:
PS：电场振幅在时域中的分布 4>*=q*<V5E
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 e= IdqkJ%
}=[p>3Dd PS:转换为真实的场 s6,~J F^
PS：将包络函数转换为真实场 y2jv84
M
11) 其它场测量工具 DM^0[3XuV5
'~D4%WKT 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性
'"B $oBs%.Jp PS：在输出光场上划定线段 I zpE|8l
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 fEHFlgN3Ap
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ,8@<sF B'
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 1=R$ RI
^k=<+ *9 Lv%3 jj
QQ：2987619807
