建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ."ZG0Zg
kfnh1|D=aY 使用工具箱：基本工具箱 ~Fh+y+g?
5.VPK 338A 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 m'}`+#C%)
~b]enG5xS4 自由空间传输距离：10mm oVK:A;3T|
7vZO;FGtG VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Dazm8_x
KE,.Evyu= 1) 脉冲传输 =. 8n K
y
f%EHzm/V 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 Chnt)N`/B4 I^A>YJW
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： )
Z3KO 2) 复数场 }T$BU>z33N
d\>XfS 传输时间用 来表示 R-m5(
LujLC&S 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 :dW\Q&iW
=7}1 N eC` 脉冲的载波频率为 _{'[Uf/l
0M;g&&mF 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： AwG0E `SU v K{2 3) 时间傅里叶变换 .9x* YS
K*5gb^Ul 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： W<)nC_$ 3r+c&^ 类似的定义同样适用于复数场 o;6~pw%
QP\:wi 4) 包络函数 'sI ne>
gN< 7(F 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： 05H:ZrUV 其对应的频域谱为： 9BZ B1o X
1,=:an 
{v 'eP[
NTq_"`JjZ 1) 构建脉冲光源 Nsh/ WwsNAJ ^&&Wv'7XQ PS:高斯脉冲光谱窗口 ykbfK$j z
kkZ}&OXS; 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 l/(~Kf9eQG
!B Pm{_C 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 C _he= SV
=b*GV6b STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) })]
iN "
1y:fH4V STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) bp'%UgA)1
ZB1%Kn#zo4 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) Vq0X :<9
ZhCd** STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ffk >IOH
j_,/U^Ws|f STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 I*%3E.Z@g
OP+*%$wR STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 B~}BDnu 6
%0y -f 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 8!35
K
rNhS\1 - 
l@SV!keQ
>y8>OJ?A7- 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 EG^
rh; 
.s4vJKK0 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 LodP,\T
6) 点击
，进行光程分析 <;#gcF[7> \3ydNgl PS1：左图为相位vs频率图 <LH6my
f {2UL ?y 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) <v9IK$J
Q[3hOFCX 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 82 |^o PS1：时间偏移量为33.3656ps VXZYRr3F
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 00IW 9B- g]h@U&`~u_ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 6?5dGYAX<
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 .s"Og;g
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 +cXi|Zf
;yqHt! N 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 ]6^S: K_"
PS：电场振幅在时域中的分布 0x5\{ f
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!S|P
[bKc5qp PS:转换为真实的场 {~]5QK g.
PS：将包络函数转换为真实场 !oi
{ 8X@
11) 其它场测量工具 2V;{ @k
e~*tQ4 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 NApy(e 5% ,)U%6=o#} PS：在输出光场上划定线段 }s?w-u+(c6
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 lAG@nh^
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 bZUw^{~)D
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 d]K8*a%[-
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QQ：2987619807
