建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 wY"o`o Z
&L^CCi 使用工具箱：基本工具箱 ^Y{D^\} ,
X bkb5EkA 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 F>gmj'-^
<:8,niKtw 自由空间传输距离：10mm OlD `uA
YDmWN# VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 &Np9kIMCB
R.s|j= 1) 脉冲传输 5. tvB
<Q<+4Y{R 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 %f 8Qa"j $\AEWFB
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： kcB+ _ 2) 复数场 TOLl@p]lU
2>em0{e 传输时间用 来表示 T}7uew\v0<
T@^]i& 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 P%X-@0)
p$;I' 脉冲的载波频率为 #~qAH J<
A\te*G0: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： O7aLlZdg~ Kud'pZ{P 3) 时间傅里叶变换 u}6v?!
/vE ]2Io 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： NBl
__q 5, b]V)4 类似的定义同样适用于复数场 `#IcxweA
V:bV ?lt 4) 包络函数 o 07IcIo
;mAh Y 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： ]B9 ^3x[: 其对应的频域谱为： b4,jN~ci
K'6[J"dB 
f3WSa&eF
?)3jqQ. 1) 构建脉冲光源 E@
h
y7 X FquFRx (*l2('e#@ PS:高斯脉冲光谱窗口 9 -jO,l
ecH/Wz1 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 i +M*J#'
Gg0#H^s( ( 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 :Eh'(
#w3ru6*W STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) r>qA $zD^
nJ3vi}` STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) #GqTqHNE<
JE%A|R<Jl STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) |LYKc.xo
wFlV=!>, STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) dU;upS_-
M/jb}*xDR STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 m =&j@
VTh$a_P> STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 &^ I+s^\=
_GbE ^ 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 -Fwh3F 4g
Qd8b-hg 
CD?&<NV
oK-!(1 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 j|'R$ | 
q9}2 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 No W!xLI
6) 点击
，进行光程分析 $@87?Ab k0&lu B% PS1：左图为相位vs频率图 {Jx7_T&
Lk(S2$)* 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) Hql5oA
g{DFS[h 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 F2oJ]th.3 PS1：时间偏移量为33.3656ps 52< ~K
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 `Wf5 q`loOm=y PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Tt6{WDscZ
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Yk>8g;<
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ^HFo3V
}h
o8D{dS>,PL 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 #Go(tS~o
PS：电场振幅在时域中的分布 B8 2,.?
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)+Ff5e0L[
dI K{MA PS:转换为真实的场 L[]^{ O
PS：将包络函数转换为真实场 EX 9Z{xX
11) 其它场测量工具 :J%'=_I&H
LkaG[^tfN 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 }1rvM4{/+f +v1 -. z PS：在输出光场上划定线段 v!!;js^
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 W8.j /K:
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 6e:P.HqjA
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 9[f%;Wa S
t,?,F4 j \L#QR
QQ：2987619807
