建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 S Dil\x
>":xnX# 使用工具箱：基本工具箱 $~.YB\3
9D1WUUa 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 2=Naq Ht(
t kj 自由空间传输距离：10mm 4\&Y;upy+
nS%jnp# VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 sd\ p[MXX
H,L{N'[Xph 1) 脉冲传输 `e
=IXkt
`L`+`B 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 ) xyjQ|b (^
EuF]
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： |}
b+$J 2) 复数场 g) oOravV
A,DBq9Z+4R 传输时间用 来表示 <Pt?N2]A|
0,t%us/q 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 H"l4b4)N\
vlbZ5 脉冲的载波频率为 hOAZvr fQ4
< v] 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： YkWHI (p dn-
[Gnde 3) 时间傅里叶变换 ( 4L/I
|cma7q}p 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： zW%Em81Wd 0wv #AT 类似的定义同样适用于复数场 3MQZ)!6
+`Z1L\gmA 4) 包络函数 >%U+G0Fq
h.>SVQ zU 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： ^_bG{du 其对应的频域谱为： dyWp'vCQs\
c,2& -T} 
g;63$_<
o?Hfxp0} 1) 构建脉冲光源 ;3cbXc@] DYr#?} 40 [#Y
L_*p PS:高斯脉冲光谱窗口 \tI%[g1M
K 4!-%d$ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 SO0\d0?u
luf5-XT 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 46 A sD
R#d~a;j STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave)
l!|c_
`uMEK>b STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) X=$Jp.
.c"nDCFVR STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) :]-oo*xP
K.)!qkW-%S STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) b0$)G-E/Y
Q*smH-Sw STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 2^WJ 1: A
k5S;G"i J STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 8 c8`"i
YO7U}6wBt 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 tUv>1)
[
K|7"YNohfG 
4qOzjEQ
t/i I!} 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 EjR(Aq ZY 
? gE=h h PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 FQ< -Wc
6) 点击
，进行光程分析 Yr9'2.%Q JtL> mH PS1：左图为相位vs频率图 9pp +<c
\]tBwa 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) )O1 ]|r7v
A5XMA|2_ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ?,vLRq. PS1：时间偏移量为33.3656ps k)p` x "To
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 ]" 'yf;g *d 1Bp R% PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ;'"'|} xn
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 w+b r)
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 .G8`Ut Z
)0"Q
h 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*?Pal@@
PS：电场振幅在时域中的分布 Y= mr=]q
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 >;fVuy
uBm"Xkxe|w PS:转换为真实的场 sfM"!{7
PS：将包络函数转换为真实场 s.2 f'i+
11) 其它场测量工具 -H-U8/W C
)pWgt5:7~ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 !7N:cx'Qy E'QAsU8pP PS：在输出光场上划定线段 FOTe, F.8
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 s6`E.Eevm
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 7 ~h 3B<
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 " <CM 'R
F]$ Nu m%HT)`>bg
QQ：2987619807
