建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 A?'Tigi
h {I)^8,M 使用工具箱：基本工具箱 7 a 4G:
#WlIH7J8Tc 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 wN8-M e
jD9 ^DzFx 自由空间传输距离：10mm fQq'_q5
b_@MoL@A! VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍
Lh0Pvq0C
85YE6^y 1) 脉冲传输 GB Ia Ul
xpt *S ~ 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 V~`
?J6 Hrm^@3
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： /<)A!Nn+F 2) 复数场 _U;z@
B uV@w-| 传输时间用 来表示 a,IE;5kG
\wqi_[A 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 Q)S0z2
]Sg4 >tp 脉冲的载波频率为 f}b= FV{
p me5frM | 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： +G*2f
V> rkh+$*t@i7 3) 时间傅里叶变换 -bT1Qh
X
-R@mnG
5 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： :786Z,') `8xt!8Z$ 类似的定义同样适用于复数场 fF37P8Ir
HTuv_kE 4) 包络函数 j h \L)a*
Xc -'&" 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： 6tBL?'pG 其对应的频域谱为： S,,,D+4
V(n7hpS 
(<!Yw|~
[" VUSa 1) 构建脉冲光源 }S |~^ Cc7PhoPK X8aNl" x PS:高斯脉冲光谱窗口 [ h20y
^R riu $\ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ]Z%9l (
:= !?W^J 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 U 1!6%x
nS'hd eoW STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) g Oa L4tu
< ]#'6' STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 60?/Z2w5
WBdC}S
}3t STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) X,dOF=OJL
J+ tpBPmb STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Ao>] ~r0
:s|" ZR STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 qBL >C\V +
2Ur9*#~kGp STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 _s{on/u
J_) .H d 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm * 0M[lR0t
q))r lMo 
2 )o T\m
3gN#[P 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 "i3wc&9!?W 
znm3b8ns PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 fHK`u'
6) 点击
，进行光程分析 q5<'pi ?86q8E3;& PS1：左图为相位vs频率图 4 XSEN ]F
H 4 l * PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) oNW5/W2e;
;VVKn=X=S= 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 A|3'9iL{9 PS1：时间偏移量为33.3656ps a' 3|EWS
?
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 T \d-r#{ WBcnE( zF PS:在中心位置处测量光场随波长变化 DL$O274uZ
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 O2z{>\
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 7{0; <@
'vbrzI5m 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 @ Gxnrh6
PS：电场振幅在时域中的分布 PtP{_9%Dz
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 F\L Aw#IJ
tkQ#mipAj PS:转换为真实的场 Pv@P(y?\
PS：将包络函数转换为真实场 Vqr#%. N
11) 其它场测量工具 |]s/NNU
s.VtmAH 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 L;jzDng< K9\p=H^T7 PS：在输出光场上划定线段 %ae|4u#b
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 OQl7#`G!H%
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 \53(D7 +
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 QYl
Pr&O9
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QQ：2987619807
