建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 tS Ync7
l{AT)1;^ 使用工具箱：基本工具箱 ?n+\T'f!
}>:X|4] 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 LN^8U
`7A@\Ha3 自由空间传输距离：10mm f*~fslY,o
*X-$*
~J0 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 u"T^DrRlQ
X9j+$X \j 1) 脉冲传输 DIAP2LR ?
Ei<:=6EX?8 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 m t^1[ Uf<vw3
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： *)1z-rH` 2) 复数场 qh 3f
!/zj7z
! 传输时间用 来表示 2Qj)@&zKe#
ZB% ~> 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 g < o ;\\
~] 2R + 脉冲的载波频率为 ( -@>
M[{:o/]< 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： 3\ G=J XEEbmIO*<9 3) 时间傅里叶变换 v], DBw9
4C cb!? 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： e8 aV
qq[ "tARJW 类似的定义同样适用于复数场 c F vx* n
WU\bJ} 4) 包络函数 "-?Y UY`
*% *^a\2 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： /f<(K-o] 其对应的频域谱为： m5X=P5U
9iCud6H,h 
tV9 C33
Z(M)2 1) 构建脉冲光源 eHe /w9`$R dDbC0} x/ Uzn|)OfWP PS:高斯脉冲光谱窗口 _'U? !
|GQ$UB 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 $"{3i8$3mT
=[+&({ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 5qEdN
F4%[R) STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) z]AS@}wWqg
;hJ*u STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) pNFIO
t:(
<1BK 5%? STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ie5ijkxZ(
MA# !<b(' STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) vP?S0>gh
Y j\yO(o/ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 m4>o E|\
!
hr@{CD STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 _|:bac8pL
{{%8|+B 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm |7x^@i9w
*8H;KGe= 
_PXo'*j
5u doZ >T 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 NV4W2thYo 
!!%nl_I( PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ldvxYq<:
6) 点击
，进行光程分析 jdf)bO(9# WC*:\:mh PS1：左图为相位vs频率图 1/+r?F 3
f+Li '? PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) , %O3^7i
!DL53DQ# 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 `1<3Hu_ PS1：时间偏移量为33.3656ps ?Hxg x
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 p!QneeA`&X .OS ?^\ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 *js$r+4
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 PVc|y.
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ]mo<qWRc>p
@SG"t,5s 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 6x ,=SW@4
PS：电场振幅在时域中的分布 |0 R%!v(,
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 ND1%s &
:wmf{c PS:转换为真实的场 DLVs>?Y
PS：将包络函数转换为真实场 ^-*Tn
11) 其它场测量工具 xWe1F2nY
V^/^OR4k 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 )TG0m= * 7"NJr aQ6 PS：在输出光场上划定线段 L8xprHgL
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 JgKZ;GM:W
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 M #=5u`h
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
C|;Mhe'r=
C*6)Ut ' 8 E+C:"
QQ：2987619807
