建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 u
OB`A-K
/4>|6l= 使用工具箱：基本工具箱 R^VmNj
;s^F:O 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 tGw QUn
{fxytiH8 自由空间传输距离：10mm '>Uip+'
[P3
Z"& VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 )Im3';qt
F7&Oc)f"B 1) 脉冲传输 H=@S+4_bK
g{e@I;F 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 z)fg>?AGr 8,&pX ga
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： -~TgA*_5] 2) 复数场 83pXj=k<
A3A"^f$$ 传输时间用 来表示 eMOnzW|h
K!O7q~s[D 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 C<E;f]d
^$;5Z kQy 脉冲的载波频率为 {SwvUWOf"
JL=s=9N;3 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： :^ J '_ J%1 2Ey@6 3) 时间傅里叶变换 X8~gLdv8
G|LcTV 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： \w= *:Z ~+&Z4CY b 类似的定义同样适用于复数场 l . %[s6
+`+r \*C5 4) 包络函数 Q N8.FiiD
wh#x`Nc VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： nD!5I@D 其对应的频域谱为： gV N&?`k*?
+<7a$/L?4 
OcZ8 :`=%
m ol|E={si 1) 构建脉冲光源 *:,y`! F=y 2@?\"kR"! o]W G8Mo- PS:高斯脉冲光谱窗口 -3|i5,f
I7HP~v~ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 (E<QA
3sz?49tX 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 y R_x:,|g
OO-b*\QW STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) x >MY_?a
q|xic>. STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) k-|b{QZ8!;
=Y<RG"]a&J STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) * S\/l-D
T)#eaz$4W STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram)
3vRBK?Q.y
#]e](j>] STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 J/ZC<dkYQ
h G
qZB STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 [a\>"I\[
+Hf Zs"x 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 yUlYf#`H
gs9VCaIa 
;ei qzdP
U=>4=gsG 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 ) d"s6i 
{ ,
zg PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 I+FQ2\J*H
6) 点击
，进行光程分析 X.hV MX2B ~JSa]6:_+ PS1：左图为相位vs频率图 Q0-}!5`E1$
V0a)9\x(\ 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) $ZfoJR]%
'(&,i/O 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 0OPpA Ll PS1：时间偏移量为33.3656ps F<|x_6a\
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 <O30X
!QuK ma7@vD PS:在中心位置处测量光场随波长变化 z! /
MBM
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 e= w.7DSE
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 Yn1CU
K!on V3mR 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 r-IG.ym3
PS：电场振幅在时域中的分布 sN9
SuQ
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 6 / &aBE=
HT6+OK(~dJ PS:转换为真实的场 .m
\ y6
PS：将包络函数转换为真实场 N77EM
11) 其它场测量工具 E1V;eoK.D
Q2HULz{ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 +Rb0:r>kU Tv`-h PS：在输出光场上划定线段 # + 6t|
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 fY{&W@#g
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 [sweN]b6F
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 u @eKh3!
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QQ：2987619807
