建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ]bh%pn
d f@N V Ld 使用工具箱：基本工具箱 h+j^VsP zB
Aipm=C 8 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 (1^;l;7H
y,|2hrj/0E 自由空间传输距离：10mm 'Gc{cNbXIA
S F+L-R<e VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 l`N#~ <.
vu^mLc 1) 脉冲传输 z{
V;bi;
G>0d^bx;E 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 -i{_$G8W/c %E&oe $[B
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： pMHl<HH 2) 复数场 ^U5N!"6R
v9* +@ 传输时间用 来表示 ~&T U
Oj _]` 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 /tj]^QspS
T[1iZ 脉冲的载波频率为 [niFJI sc
&(Fm@ksh\ 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： }R adbJ{q= }vU/]0@,E 3) 时间傅里叶变换 >xS({1A}
sU&v
B:]~ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： iv +a5 ^` id/ 类似的定义同样适用于复数场 k6ry"W3
!;*flr `/ 4) 包络函数 TBPu&+3
mJ<`/p?: VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： ?.<
Qgd 其对应的频域谱为： r i8=u$!
tmS2%1o 
mwLf) xt0'
)GVTa4}p 1) 构建脉冲光源 ]R)wBug ;a1DIUm' %M1l[\N PS:高斯脉冲光谱窗口 d dKP3}
\ . #Y 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ;.sYE/ZVi
m0r a 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 h'&<A_C-7
z;oia!9z STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) U&])ow):
(c)/&~aE STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) Ds" %=
K1J |\!o STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) & v((tZ
uoE + :,P STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) k-n`R)p:
>v@3]a
i STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 kEC^_sO"
pp(09y`] STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 d"?"(Q_8 n
lBFKfLp& 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 XV%R Mr6
iy]L"7&Z2 
SF; \*]["f
3>7{Q_5 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 2 c[ H A 
)-5e Iy PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 )cizd^{
6) 点击
，进行光程分析 tK UW
zo@vuB. PS1：左图为相位vs频率图 ) ,`jMd1`
+8Q @R)3 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) e< @$ (w
O@@nGSc@ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 )C?H m^ # PS1：时间偏移量为33.3656ps MMKN^a"GA
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
\8C<nh 8*/;W&7 y PS:在中心位置处测量光场随波长变化 <B|b'XVH2
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 !Ltx2CB2]
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 z{ eZsh
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vd#)+ 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 Rq+7&%dy
PS：电场振幅在时域中的分布 /
S' +
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 `` g
.yfp-n4H PS:转换为真实的场 Brs6RkRf
PS：将包络函数转换为真实场 (kO (R#M
11) 其它场测量工具
YC 6guy>
YMv}] 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 y lczM^@ 6X A(<1P PS：在输出光场上划定线段 m,kYE9 {
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 6 M:?W "
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 +|g*<0T5<
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 }X8P5c!\
U 5j4iz' D`G; C
QQ：2987619807
