建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 *@W B aN+
db>"2EE 使用工具箱：基本工具箱 ?uW}
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z+^9)wg9 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 / !60oV4p0
*z dUCX 自由空间传输距离：10mm ucJ8l(?Qc
(@bq@0g VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 R' '2o_F6
%H3 iX^}* 1) 脉冲传输 =>O{ hT ^F
DW )X3A(^ 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 )"63g pezfB{x?
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： +KOhDtLMG 2) 复数场 Vygh|UEo
%2^V.`0T 传输时间用 来表示 TZdJq
V=Z%y$1Bc 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 l>("L9
^}<]sjmk 脉冲的载波频率为 JtF)jRB0,
}Q-Tw,j 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： %Siw> zv^+8h7k 3) 时间傅里叶变换 9MbF:
z*o 2jz?t4 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： upq3)t_ %PPkT]~\ 类似的定义同样适用于复数场 'yh)6mid
{RD9j1 4) 包络函数 y"H(F,(N
}t1 q5@QU VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： D"{%[;J 其对应的频域谱为： 4U N|`'c
X#X /P 
T6\d ]
! )`m mr 1) 构建脉冲光源 s2#}@b6'. @J6V , +;q` A 1 PS:高斯脉冲光谱窗口 HYNp vK
U:|:Y=O?Q 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 # 5X+. !L
pQ8f$I#v 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 i1Y< [s
)t,efg STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) zGP@!R`_
/K<>OyR? STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ]'z 5%'
1.nYT* STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) >ffQ264g=i
6)~7Uf:<v STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) $Ut1vp 1$
)\{]4[9N STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 x(:alG%#
z/pxZ B ~" STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ~;oa W<"
= @ 1{LF; 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 Q776cj^L
\CYKj_ c 
y!~ }7=
:79u2wSh 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 "l B%"} 
id>2G
%Tx PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 h<g2aL21?F
6) 点击
，进行光程分析 >Xxi2V y _*wlK;` PS1：左图为相位vs频率图 4?c0r C <
<4-g2.\ 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) PD-*rG `
3E!3kSh| 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Gf -GDy\{ PS1：时间偏移量为33.3656ps
L$@qEsO
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 !fJy7Y Axla @ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 7MhaLkB_6
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 FMT_X
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 V%voe
(bD#PQXz m PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 nd {k
D>a
PS：电场振幅在时域中的分布 A H^ud*3F
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 4p>,
P}he}k&IR PS:转换为真实的场 5a:Y zQ4
PS：将包络函数转换为真实场 hcR^?
11) 其它场测量工具 ) qRE['M
}synU]^7\ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 /{-J_+u*% dA0o{[o= PS：在输出光场上划定线段 fbJa$
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 b:$q5
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 07> D G#
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 ,8stEp9~h]
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QQ：2987619807
