建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 O8< @+xlX
_usi~m 使用工具箱：基本工具箱 *#&s+h,^
Z.{r%W{ 2 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 qJ5gdID1 _
2nv-/ %] 自由空间传输距离：10mm _VFL}<i
Zt{\<5j VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 5Vu@gRk_
noSBwP| v* 1) 脉冲传输 ^hIKDc!.m
yq,% ey8 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 Q V JvuiUh I/Q5Y- atg
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： R X WS,rF 2) 复数场 m
L,El2
2I
qvd 传输时间用 来表示 @ ;T?R
n<3*7/- 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 KGq4tlM6
X!=*<GF) 脉冲的载波频率为 7nOn^f D
)WR*8659e 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： TkjPa}; R B_u Aa5' 3) 时间傅里叶变换 GTBT0$9 g.
Mz:t[rfs 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： Ymr\8CG/ ;DN:AgXP 类似的定义同样适用于复数场 .0H!B#9
%. -nZ C 4) 包络函数 O :86*
7J$5dFV2 VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： /{7we$+,p 其对应的频域谱为： {I~[a #^
J"W+9sI0 
q1O}dSPwX
k w] m7 T 1) 构建脉冲光源 *iW$>Yjb WKB@9Vfju Qx% ]u8s PS:高斯脉冲光谱窗口 kFi^P~3D[
;th]/ G 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 x[i Et% _
8G0DuMI5 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 DZ9qIc}Y
TPeBb8v 8D STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) :1JICxAU
$xsmF?Dsx5 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) dS[="Set
%M_5C4&6 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) Q8sCI An{
GOeYw[Vh STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) /^>yDG T,0
R.+yVO2 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 _Mis-K:]{?
[Y^1}E* STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 _U@;Z*(%vh
/\B[lRn 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm mp x/~`c
l 8_TeO 
A t#'q>Dn
[@_zsz,`L 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 Hx]{'? 
c*"TmD Y PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 _Di}={1[.
6) 点击
，进行光程分析 ^9Je8 @Yu } 81 3.U PS1：左图为相位vs频率图 `Y`QxU!d%
uPtHCP6 PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) sN
`NZyG
FS vtiNW< 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 W2a 9P_ PS1：时间偏移量为33.3656ps 1K ;i/
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 q;kN+NK64 K)!?np{km PS:在中心位置处测量光场随波长变化 q&- A}]
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 sO!YM5v8
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 \q 8D7/q
-;?5<>zZ PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 t7%!~s=,M
PS：电场振幅在时域中的分布 T Z7{ cekQ
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 8 '2lc
~!,Q<? PS:转换为真实的场 O_p:`h:;M
PS：将包络函数转换为真实场 "DFj4XKXY9
11) 其它场测量工具 4^KoH eM6
hOX$|0i 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 j nK8
[och USnKj_e PS：在输出光场上划定线段 oK GF Dl]3
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 _cZ`7 ]Z
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 &B^vHH
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_[V[k0(
t:X[Blw3$ P7I,xcOm
QQ：2987619807
