建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 %$(*.o!+8
pd R&2 fp 使用工具箱：基本工具箱 ld23 ^r
?37Kc,o 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 T CO^9RP<
I^y, @EHR 自由空间传输距离：10mm S$fCO$bU
ki_Py5 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 (AgM7H0
e0u* \b 1) 脉冲传输 BB m;QOBU
Si%K|$?@ 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 I'R hA\` 9L xa?Y1
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： WAbt8{$D 2) 复数场 "^@0zy@x
9G}C rp 传输时间用 来表示 TL_8c][.4$
(}n,Ou[ 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 `BHPj p>
DW~< 8 脉冲的载波频率为 zpd Z.
KGb3n;] 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： H23-% +*J wrW7 68WR 3) 时间傅里叶变换 GKKf#r74
k
GzosUt 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： +3n07d ~nG?> 类似的定义同样适用于复数场 x5}R u0Z
u=h/ l!lR 4) 包络函数 hpJi,4r.d
;M"JN:J8 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： HGpj(U:`c 其对应的频域谱为： qTL]
M RdZ ' 
{` Lem
1Lb+
& 1) 构建脉冲光源 vHPp$lql H:BWv08~5 ^SKuX?f\ PS:高斯脉冲光谱窗口 k%)QrRnB
BK 8)'9/ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 kMz^37IFMG
C.
Hr 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 v(/T<^{cuk
"?GA}e"R STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ?_9A`LC*
OXuBtW*,z+ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) Rj9YAW$
R b~ NX
STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths)
K$dSg1t
r-s.i+\ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 0a??8?Q1G
W7lR 54%| STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 K uz
/
6WQT ,@ ? STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 kw>W5tNpf:
#?Z>o16,u 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 lV-b
YULI
y-W 
XP"lqyAi
FDA` `H~ 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 QQUYWC 
o Zkjg3 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 db%o3>>e
6) 点击
，进行光程分析 90o G+T4 |gW>D=rkj PS1：左图为相位vs频率图 lr:rQw9
^#T@NN0T 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 Q*t {\
VFj}{Y 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 0HA` PS1：时间偏移量为33.3656ps $
\j/ s:Y
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 v"VpE`z1# dBKL_'@@} PS:在中心位置处测量光场随波长变化 iX]Vk x
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 I'Dc9&2
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 (, wIbwa
5G"DgG*< 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 Tji G!W8
PS：电场振幅在时域中的分布 !=7 (3< ?
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 0 drt,k
C:+-T +m[ PS:转换为真实的场 1&JPyW
PS：将包络函数转换为真实场 1PD{m{
11) 其它场测量工具 y3^<rff3Gc
6ge, 2[PU 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 'O%itCy) OT[&a6 _
PS：在输出光场上划定线段 1 ]Q;fe
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 !2-f%x]tO
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 A}Q6DHh26
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 m5c?A+@fZ
z>rl7&[@ I8R#EM%C#
QQ：2987619807
