建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Q.n EY6B_
]UMwpL&rY 使用工具箱：基本工具箱 yfV{2[8ux
3p7*UVR" 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 OuX/ BMG
i; )88 自由空间传输距离：10mm 4}gwMjU-B
\HR QSfGt VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 -WEiY
f}*Xz.[bCp 1) 脉冲传输 B Wd?a6nU}
!\p-|51 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 8z@A/$T e{" d6pF=
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： l.C {Ar 2) 复数场 VGTo$RH
bBjVot 传输时间用 来表示 ])e6\)
MEg|AhP 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 AX 6e}-S1n
rBpr1XKl, 脉冲的载波频率为 ?
[ =P
ofS9h*wrJ 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： |]Ockg[ 7 0KZXgBy_ 3) 时间傅里叶变换 _oR6^#5#
_w)0r}{ 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： zS.7O'I<' #E>f.:) 类似的定义同样适用于复数场 75<E 0O
H.'_NCF&;L 4) 包络函数 D T_012 z
8amt TM 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： T_pE 'U%[ 其对应的频域谱为： =_=jXWOQv
; <3w ,r 
KPKby?qQ^
UGl}=hwKkG 1) 构建脉冲光源
c,x2 Jg^t r>I~ 8iq~ha$]| PS:高斯脉冲光谱窗口 5JQq? e)n
A9F Z` 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 BC&Et62*
60-LpGhvy 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 %N>@( .
>C@fSmnOM STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) owQLAV
`4XfT.9GT STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) -j<m0XUQ
IgZX,4i=o STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths)
RtK/bUa
ZO:{9vt=/ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) T7&itgEYG/
JWM/np6 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 O`H[,+v m[
:x= ZvAvo STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 bSBI[S
% kKtPrT 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm B-JgXW.\0
wHdq :,0-! 
tlG&PVvr
Q-Bci Bh$ 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 foa NB= , 
L<J%IlcfO PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 t:$p8qR
6) 点击
，进行光程分析 O]i}r`E8, BwrMRMq" PS1：左图为相位vs频率图 ,odjL6u
,NKDEcw] PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) uflp4_D
u]CW 5snz 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 6SW:'u|90 PS1：时间偏移量为33.3656ps *T*MLD]Q
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 >e"1a/2%>& r's4-\ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Ch^Al 2)=
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 :@ 19,.L
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 O zY&^:>
2~~Q NWN PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 5=5~GX-kr
PS：电场振幅在时域中的分布 2A
{k>TjQ
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 : E ]A51
b[VP"KZ ? PS:转换为真实的场 bZ:w_z[3=
PS：将包络函数转换为真实场 592q`m \
11) 其它场测量工具 X |@|ZRN
i$ "B 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 pOpie5)7X y~Sh|2x8v PS：在输出光场上划定线段 $nBzYRc"3
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 <wc=SMmO
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 -i7W|X"
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 ^~8l|d_
@R(6w {h9 \} P} H
QQ：2987619807
