建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 0MPDD%TP
RfRaWbn 使用工具箱：基本工具箱 ~T9[\nU\
|;y b * 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 l si8?91
.#|pje^ 自由空间传输距离：10mm :[3\jLrc
P s;:g0 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 v%[mt` I
t57b)5{FM 1) 脉冲传输 VRt*!v<")
)`-]nMc 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 yqwr0yDAl J M%#L *;
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： p.|;
k%c7 2) 复数场 $n"Llw&)
Efl +`6`J 传输时间用 来表示 }JsdgO&z
Y~xZ {am 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 0<9TyN6
y"ck;OQD 脉冲的载波频率为 ,YTIYG](
DBRJtU!5x 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： H"l'E9k.&p ew g WzB9c 3) 时间傅里叶变换 GZo4uwG@a
%*nZ,r 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： }^q#0`e(y }d(6N&;"zN 类似的定义同样适用于复数场 VUb*,/hxa
%ZK}y{u\ 4) 包络函数 *gn*S3Is[j
.$iIr:Tc> 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： x?IT#ty 其对应的频域谱为： )EoG@:[
($kwlj~c 
Cn< x
<4g^c& 1) 构建脉冲光源 `upNP/, O}Jb,?p 6X7_QBC) PS:高斯脉冲光谱窗口 ?x @khzk
6_K z}PQ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 OBZj-`fq J
( EX 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 '<Gqu_-
%0 4n,&mg STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) jo ^*R'}
he Wb(E& STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ,n* .Yq
?HY0@XILI STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 5h1j.t!
G u= Rf`o STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) l-
l}xBf
_OY ;SJ( STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 =%L^!//c
_MU'he^W STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 9O"?T7i"#
S,H{\c 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 zP9 !f A
P(` IY + 
dY,'6 JzC
vXF\PMf 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 61'7b`:(hi 
v>XE]c_ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Ssj'1[%
6) 点击
，进行光程分析 jK =[ gJ])A7O PS1：左图为相位vs频率图 ew(6;}+^/
&eg,*K} ' 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) S;])Nt'X'
6]Jv3Re'(I 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ^6*? a9jO> PS1：时间偏移量为33.3656ps ' |Oi#S
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 +FiV!nRkZ '.=Z2O3p PS:在中心位置处测量光场随波长变化 $?\ ],T
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Z8 T{Xw6%
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 8^{BuUA
(:\hor% PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 a5'QL(IX
PS：电场振幅在时域中的分布 B$bsh.
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 M(|gfsD
7-5q\[ZK PS:转换为真实的场 c_i F S
PS：将包络函数转换为真实场 O!g>
f
11) 其它场测量工具 )L{\k$r!EM
)"1D-Bc\Q 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 "\9@gfsp) J=$v+8&. PS：在输出光场上划定线段 $OT:J
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 &0#qy9wx
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 F Jz jS;
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
@.}) nU
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QQ：2987619807
