建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 J )nK9
|}zW H=6 使用工具箱：基本工具箱 N8A)lYT]_u
qxZIH 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 !do` OEQKR
@yp0WB 自由空间传输距离：10mm
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*l5?_t F VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 _p$/.~Xo9
Okq,p=D6 1) 脉冲传输 )O'LE&kQ|
hSehJjEoM 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 +!lDAkW0 k
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W1
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： WJ{Iv] }9 2) 复数场 '-wmY?ZFxy
ZTmy } @l 传输时间用 来表示 Ft5A(P >
@SX%q&- 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 {FI zoR"
ybaY+![* 脉冲的载波频率为 +p 6Ty2rz
]r`;89:s> 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： *-0s
` rC N{J
1C6 3) 时间傅里叶变换 i/:L^SQAq
4`O[U#? 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： _a09;C d4o
^+\ 类似的定义同样适用于复数场 M}]
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9f~qD&~ 4) 包络函数 eV7;#w<]
A6(D o]M VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： @O"7@%nu 其对应的频域谱为： z'l$;9(y
{4_s:+ v0 
>n7h%c
n#!c!EfG 1) 构建脉冲光源 `gSMb
UgF APu$t$dmm TV{GHB!p" PS:高斯脉冲光谱窗口 .7Mf( 1 :
BU -;P 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 \,S |>CPQ
~n=DI/AJ@- 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 a1pp=3Pd?~
@]qP:h. STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) bPVk5G*ruP
~'M<S=W STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) a RTy=~
v_KO xV:<` STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) O Z
./suR)
Bx4 5yaT STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) !Yof%%m$;
nDn J}`k STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 kk
fWiPO^
U7 WYS8 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 T)P)B6q
V]| X
,G 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 ,I"T 9k-^
cWW?@ _ 
@c^ Dl
_X#R v2a 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 *RkUF!)( 
Pd7\Q]of PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 !hVbx#bXl
6) 点击
，进行光程分析 [IAUJ09>I 3 (e_2v PS1：左图为相位vs频率图 A8f.h5~9
(MLcA\LJ 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) }y6)d.
*2 Pr1U 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 biHacm
PS1：时间偏移量为33.3656ps t7b y OMC
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 , X 4b~) hywcj\[ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Qvp"gut)%X
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 SnE^\I^O
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 i~h@}0WR"
<Y k i8 PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 9FDu{4:
PS：电场振幅在时域中的分布 =}Tm8b0
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 C8K2F5c5
^/BGOBK PS:转换为真实的场 9gg{ i6
PS：将包络函数转换为真实场 ZV gfr vZP
11) 其它场测量工具 JpS}X\]i
u"h/ERCa 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Cd*h4Q]S c)#P} Ai PS：在输出光场上划定线段 EHUx~Q
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ,D{7=mDVm
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 %j tUbBN
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 z>W:+W"o
Ay(p~U;gN* *73gp
QQ：2987619807
