建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 %9
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hl;u' _AB 使用工具箱：基本工具箱 ?#Ge.D~u
w3N[9w?1 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 xv46r=>
y3vdUauOn 自由空间传输距离：10mm K>
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adlV!k7RG VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 <3L5"77G 6
'Oxy$U
1) 脉冲传输 "H2EL}3/]
&`h{i K7 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 )"qa k T n #mA/H;wV
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： Y h7rU?Gj 2) 复数场 O],T,Z?z
1kz\IQ { 传输时间用 来表示 3v(* 5
. 28<tEf 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 5b5x !do
1eA7>$w}[ 脉冲的载波频率为 6d:zb;Iz
; i4Q| 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： 97Lte5c6r ]{!U@b 3) 时间傅里叶变换 .b_)%jd x
X3(tuqmi 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： Y&`=jDI r`$OO,W 类似的定义同样适用于复数场 Y y5h"r
mD/9J5: 4) 包络函数 02Y]`CXj
=pr ` ' 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： rW<KKGsRWQ 其对应的频域谱为： xg30x C[
0mpX)S 
4X gg%@C
%) /s; Q, 1) 构建脉冲光源 1Vsz4P"O $ Fiv3 {. Q_1:tW
& PS:高斯脉冲光谱窗口 B{/R: Hm
R$v[!A+:' 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 9FoHD
-#7'r<I9@ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 #r$cyV!k
I?]ohG K STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) *lYVY) L
ZLc -RM STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) : D euX
\j+1V1t9 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) x`U^OLV
H
>j STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) bNm#tmSt
8G9s<N}5&u STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 QaS1 Dh
kd>hhiz| STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 \<.+rqa !
l#m#c6;= 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 1 =r#d-\tR
>/g#lS 5 
`V =N*hv`
I+BHstF5um 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 ) dn( G@5 
cq5jP Z} PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 3K o/{f
6) 点击
，进行光程分析 |_LU~ 7./ Q8C_9r/:N> PS1：左图为相位vs频率图 O&vVv _zh
FI[A[*fi 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) ]}*R| 1
_7<FOOM%8y 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 -1
FPkp PS1：时间偏移量为33.3656ps * Tas`WA
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 'ZT^PV \ "/ )#O~ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 _|iSF2f,X
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 s&A}
h
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 0f~ C#/[t7
d^ Inb!%w 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 fg
s!v7
PS：电场振幅在时域中的分布 lAi6sPG)0
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 Vkv B<3
8hXl%{6d3 PS:转换为真实的场 Fa?~0H/DL
PS：将包络函数转换为真实场 ZNJ@F<
11) 其它场测量工具 $Oq^jUJ
uPhK3nCGo 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ,3?Q(=j T3~k>"W PS：在输出光场上划定线段 .}&` TU
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ^]7}YF2|
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 !5.8]v
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 &wi e]
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QQ：2987619807
