建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 q.~.1
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6i%LM`8GEk 使用工具箱：基本工具箱 ]n\WCU ]0
oQWS$\Rr. 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 fZxZ):7i
!z58,hv 自由空间传输距离：10mm %v
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} +i
ZY\t VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 "`C|; \w
WO^sm Ck 1) 脉冲传输 ldanM>5
(.
1<.PZp) 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 I?s) ^' qPH]DabpI
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： (3c,;koRR 2) 复数场 =@ gH$Q_1
9! gmS?f 传输时间用 来表示 % 4 9@
&FkKnz4IZ 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 ;QREwT~H
X \ X 脉冲的载波频率为 +7N6]pK|"
\QHe 0?6 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： cJj0`@0f i+Ob1B@w 3) 时间傅里叶变换 Q*( ]&qr"E
n?! .r
c 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： #x)G2T'? v?fB:[dG
类似的定义同样适用于复数场 m*CIbkDsZ
L1P]T4a@) 4) 包络函数 .y+>-[j?B
B~u{Lv TE 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： 1fViW^l_ 其对应的频域谱为： 7ABHgw~?8r
6( D K\58 
UFouIS #L
{nm#aA%, 1) 构建脉冲光源 &=X1kQG (U/ 6~r'.L Ny\iRU)fN PS:高斯脉冲光谱窗口 |KplbU0iC
C&zgt
:q6} 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 u?Iop/b
o=q
N+-N 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 )1~4Tl,S
zRsT6u STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) hKt
AvTg
J j yQ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) \EUc1 7
\eI )(,A STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) T/)$}#w0i
Y]&H U) u STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) l
\xIGs
E)#3*Wlu$ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 rS>njG;R
cV&(L]k >` STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 V6BCW;
Y\dK- M{$ 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 ',*I=J W;
h"#^0$f 
HEht^ /pJ
5p
U(A6RtS 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 e_ \4(4x 
+ @usJkxul PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 rQj.W6w=
6) 点击
，进行光程分析 O`OntYwa> +3]@0VM26; PS1：左图为相位vs频率图 N%_-5Q)so
dH&N< 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) YOP =gvZq
(+CB)nV0IA 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 /LPSI^l!m PS1：时间偏移量为33.3656ps SZ1+h TY7d
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 7! <cU <3Co/ .VQd PS:在中心位置处测量光场随波长变化 vRRi"bo
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ]Ol@^$8}
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 n&FN?"I/]
<y-KW WE PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 {B\ar+ 9>
PS：电场振幅在时域中的分布 @~QW~{y
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 , Z&"@g
PO<4rT+B PS:转换为真实的场 #x':qBv#
PS：将包络函数转换为真实场 QmT]~4PqS
11) 其它场测量工具 *1Nz
VV
}"Hf/{E$_" 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 c< pr1g *oZBv4Vh PS：在输出光场上划定线段 VAsaJ`vcb
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 224I%x.,
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 BU<A+Pe>
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 uD Q
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H5^ 'J`0\ $MB56]W8
QQ：2987619807
