建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 =Y R+`[bfI
={nuz-3 使用工具箱：基本工具箱 Byns 6k
2J7JEv| 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 kJ0otr2P
1c $iW>0K 自由空间传输距离：10mm CHM+@lD
N4, !b_1 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 9riKSp:5
SA6.g2pFz 1) 脉冲传输 p B79#4
!xD_=O 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 j`"cU$NRM E2|c;{ c
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： Oc ^bbC 2) 复数场 K/LoHWy+n*
D^2yP~( 传输时间用 来表示 MtK5>mhZI`
>c@1UEwkm 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:qj.ukw
9,U g 脉冲的载波频率为 N:rnH:g+:
a EqDxr6 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： .sbV<ulbc >l!DW i6 3) 时间傅里叶变换 %-[U;pJe;
w77"?kJ9X 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： C AF{7 `{ ^1+&)6s7V 类似的定义同样适用于复数场 `@i! 'h
.cm$*>LW:x 4) 包络函数 )Waz bT@
# k<j`0kiq VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： fmq9u(!R 其对应的频域谱为： m-!Uy$yM
a(`@u&]WZ 
qQ UCK
D.R 7#^. 1) 构建脉冲光源 Az>gaJ/_ q U,u(E l ?)B\0` %*' PS:高斯脉冲光谱窗口 u@-x3%W
)F)
(Hg 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 !5K9L(gqb
2Fsv_t&*> 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 |Ptv)D
R7d45Wl STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) *_7%n-k
J -g<-!>RM STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ULkhTB
vMV}M%~ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) &udlt//^%
b$:<T7vei STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) `aW>h8$I)
G\1\L*+0 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ("B[P/
%0!! 99 8 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 "?UBW5nM#
kKqb : 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 >ps= z$4j*
|B;tv#mKD 
hf~'EdU
ub/9T-#l 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 09S LQVo 
@Js^=G2 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 r#%z1u
6) 点击
，进行光程分析 KK%R3{ r2]KP(T8| PS1：左图为相位vs频率图 E9IU ,P6a
Nf<mgOAT1 PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) %cl=n!T
M_wj>NXZ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 |99/?T-QW PS1：时间偏移量为33.3656ps 0//?,'.
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 m ["`Op4 y7quKv7L} PS:在中心位置处测量光场随波长变化 %9!, PeRe
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ^"e|)4_5\
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 uoM;p'
{T^"`%[ PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 .W#-Cl&n8
PS：电场振幅在时域中的分布 Az}.Z' LJ
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 kIlc$:K^
j<-#a^ jb PS:转换为真实的场 &]'{N69@d?
PS：将包络函数转换为真实场 75+#)hNa!P
11) 其它场测量工具 0#AS>K5
:QGd/JX$n` 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 vjcG
F'- *,:>EcDr PS：在输出光场上划定线段 ok"v`76~f5
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 Stkyz:,(
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 c&{1Z&Y
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 S4m??B
.>Gnb2
,dTRM
QQ：2987619807
