建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 x%viC kq
LCor T- 使用工具箱：基本工具箱 ?'> .>
KU|W85ye 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 vB7Gx>BQd
YV.' L 自由空间传输距离：10mm QX=TuyO
w}3N!jNDv VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ^*ZaqMA
'nTlCYT 1) 脉冲传输 1#d2 +J*
sX1DbEjj[o 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 *K/K97 ]}L'jK
0
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： 6Z_V,LD9L 2) 复数场 :nIMZRJ_!E
X:W\E eH 传输时间用 来表示
|vs5N2_
A U9C#;JD 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 r2RJb6
Lf9 hOMHx 脉冲的载波频率为 rI$NNk'A
P]Fb 0X 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： |Hf|N$ _Raf7 W 3) 时间傅里叶变换 v`|]57?A
!aT:0m$:9c 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： /|v4]t-
Mq0MtC 6- 类似的定义同样适用于复数场 S`s]zdUTP
9y!0WZE{e 4) 包络函数 yJ? =##
01mu6) VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： !ZTghX} D 其对应的频域谱为： m,HE4`g
-Lq+FTezE 
H'WYnhU&
T_*i nPf 1) 构建脉冲光源 D\Ez~.H i 9ySD :?xH)J,imk PS:高斯脉冲光谱窗口 d|R-K7 ~~
T,!EL +o4 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 3q%z
nD5wN~[J 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 ZUI 6VM
m 7k }k) STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) mu\1hKq;B
0Md>-H;ZY STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) % Y~"Stmx
63E6nW M STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 6Q :Wo)^!
'w ,gYW STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ,>B11Z}PH
Zu"qTJE/1 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ^SpQtW118
gXI-{R7Me STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 {Z c8 ,jm
]T)N{"&N/ 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm y`o j \
| Ah f 01 
a#]V|1*O
IR${a ) 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 \ ITd\)F%N 
5Y+YN1 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 eWFkUjz
6) 点击
，进行光程分析 ,yC..aI H4ie$/[$8 PS1：左图为相位vs频率图 -*7i :mg
BWxfY^,'&6 PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) ~u%$ 9IhM
OJu>#
7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 L(|K{vH h] PS1：时间偏移量为33.3656ps kl]V_ 7[
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 iZG-ca A O5&Y.A# PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ymm]+v5S.]
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 \:+\H0 Bz
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 8 gavcsVE[
'1D $ ; 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 ZbC$Fk,,I&
PS：电场振幅在时域中的分布 |? V7E\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 ND1hZ3(^
_GkLspSaU PS:转换为真实的场 rCF=m]1zxT
PS：将包络函数转换为真实场 ;h1hz^Wq
11) 其它场测量工具 I3 "6"
poAJl;T 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 `<g]p-=": QqQhQ GV PS：在输出光场上划定线段 2OUx@V j
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化
%.d.h;^T
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 <-.@,HQ+
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 WOn< JCh]
/wEl\Kx (nO2+@ !
QQ：2987619807
