建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Ivb 4P`{
M DF%\Sx 使用工具箱：基本工具箱 P./VmY'
J,b&XD@m 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 c'*a{CV4P
WJ*n29^N^h 自由空间传输距离：10mm 6 oui]$pH
EUIIr4] VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 PTj&3`v
$+7`Dy! 1) 脉冲传输 6Zn
@2PGEl
I$8" N]/C 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 L \;6y*K ;'-o lW ~
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： Q,80 Hor#J 2) 复数场 a')|1DnR
: }`-B 0 传输时间用 来表示 (ND4Q[*6
n8. kE)? 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 O@YTAT&d#
.; &# )l 脉冲的载波频率为 s `#(
7#wn<HDY% 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： ^ "\R\COQ Q:$ Zy 3) 时间傅里叶变换 hHDOWHWE
hTwA % 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：
^ :F. `)QCn< 类似的定义同样适用于复数场 frBX{L
I2H6y"p N 4) 包络函数 lSH6>0# B
k^OV56 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： H OBP`lf 其对应的频域谱为： u a\,->
}6 K^`! 
VM0j`bs'K*
x|{ IwA9 1) 构建脉冲光源 k#5 }\w! 5^j45'%I D0BI5q PS:高斯脉冲光谱窗口 Iuh/I +[7
^gFqRbuS 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 Q~Z=(rP20
O2" gj"D 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 ~/_SMPLo
M2U&?V C! STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) @9&P~mo/
}@r{?8Ru STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 'KPASfC
WAn'k A STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) {?`al5Sz
5pn)yk~ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ;m2<eS`o'
V= 1Bo ~ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 }Z qW@ -
RW P<B0) STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 y7^{yS[,
sUYxT>R 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 ~0b O}
5MSB dO 
} E_#k]#*
3 LdQ]S 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 x1z tfJd 
HfLLlH<L`& PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 *x) 8fAr
6) 点击
，进行光程分析 ?^j^K-rx TYA ~#3G) PS1：左图为相位vs频率图 @ps1Dr4s
<ioO,oS' 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) vO;I(^Q
'u` .P:u? 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 "4%"&2L PS1：时间偏移量为33.3656ps F"N60>>
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 !'Q -yoHKD 4Yl ; PS:在中心位置处测量光场随波长变化 F V,4pi
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 21(p|` X
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 7+hK~
!!o8N<NU 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 #b7$TV
PS：电场振幅在时域中的分布 07Ed fe
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 p^iRPI
3 R&lqxhg PS:转换为真实的场 x}twsc`
PS：将包络函数转换为真实场 ",)Qc!^P$
11) 其它场测量工具
al `3Lu0
.]
`f,^v<c 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 rS1fK1dy s ]!IVz)<E& PS：在输出光场上划定线段 iX\W; V
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 I7&_Xr
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 N 75 :5
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 X=C1/ 4wU
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QQ：2987619807
