建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 b| Q)[ y]
I;5R2" 3 使用工具箱：基本工具箱 ~\x:<)
;.xoN|Per 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 . =m,hu~
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<Ft\ 自由空间传输距离：10mm Go,N> HN
8+]hpa,q VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 3lV^B[$
f\'{3I29 1) 脉冲传输 ,+`61J3W
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xF6UZ 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 x21dku<6K[ Kv sh
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： 5es[Ph|K5 2) 复数场 LjL[V'JL
t iN?/ 传输时间用 来表示 o=FE5"t
]9}HEu;1M 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 3@5=+z~CW
1c JF/"v 脉冲的载波频率为 I^o!n5VM
ikE<=:pe 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： Fnk_\d6Ma *'Z B *> 3) 时间傅里叶变换 pJN$ {
, =?{("+ 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： _ gKe%J& 2pd vWWh3l 类似的定义同样适用于复数场 u?s VcD[
olLfko4$*V 4) 包络函数 XZw6Xtn
Y>ji Xl?&
VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： n$xQ[4eH) 其对应的频域谱为： 6<K6Y5 <6
52upoU>}2 
''\;z<v
NEa>\K<\ 1) 构建脉冲光源 9&RFO$WH i#%aTRKHd6 A(]H{>PMy PS:高斯脉冲光谱窗口 Qr
Wj>uR
;[RZ0Uy= 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ^5r9 5
%e*@CbO$ 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 8w({\=
pm{| ? R STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) u&wi GwF[
\. mI STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) lI>SUsQFfm
#07g d#j4 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 0ZQ' _g|%
*%KKNT'* STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) +l=r#JF
4 Jx"A\5*G STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 jD7Nb lX
ioPUUUb) STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 {mB0rKVm
d;n."+=[x 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 > vo=]c w
" vtCTl~t 
MQin"\
<T[E=# 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 '=P7""mN5 
s`>[F@N7.o PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 | >z3E z
6) 点击
，进行光程分析 "kZ[N'z ( {\[5}nV PS1：左图为相位vs频率图 ZoArQ(YFy
+VQ\mA5 9 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) i*CZV|t US
!Ra*)b " 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Ie% EH PS1：时间偏移量为33.3656ps <id}<H
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 } (!EuLL n@ G[ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 9uWY @zu
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 0?>dCu\
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 .C Fa9"<
@O[5M2|r 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 wb~@7,D
PS：电场振幅在时域中的分布 T9s2bC.z55
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 }-
Wa`t7U
6]-SK $ PS:转换为真实的场 IT$25ZF
PS：将包络函数转换为真实场 E\C9|1)
11) 其它场测量工具 f|sFlUu&
$ [yFsA6 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 WVLHfkN VU@9@%TN PS：在输出光场上划定线段 @_z4tUP
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 *_ ?dVhxf
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ]KJj6xn
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 2=_g f
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QQ：2987619807
