建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 V/@?KC0B5
U 2@Mxw 使用工具箱：基本工具箱 DD(K@M
kV$$GLD\ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 o7B }~;L
@cT= t0* 自由空间传输距离：10mm PR i3=3oF
]%8f-_fS y VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 NIasce e
xw5LPz;B 1) 脉冲传输 oY$L
``j8T[ g 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 MV.$Ay sKU?"|G81G
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： LsGu-Y 5^ 2) 复数场 erQ0 fW
( 8}'JvSu 传输时间用 来表示 3Q-[)Z )
#vnJJ#uI|> 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 057$b!A-a
cHO8%xu` 脉冲的载波频率为 R:}u(N
rDvz2p"R 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： !` VC4o .xIu 3) 时间傅里叶变换 2*<'=*zaQ
5|^{t00T ~ 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： $F,& 7{^ PiTe/ 类似的定义同样适用于复数场 OYC\+
=
qp6*v& 4) 包络函数 Bt\z0*t=s
eJm7}\/6` VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： FYtf<C+ 其对应的频域谱为： y?1<7>L5~
y_Tc$g ~ 
aTx*6;-PH
+#|) :aF 1) 构建脉冲光源 :y!%GJW AvNU\$B4aG ,& ^vc_} PS:高斯脉冲光谱窗口 ,@b7N[h
V;V,G+0Re 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 cx(W{O"Jb
O^A F+c\n 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 ~il{6Z+#n
lv* fK STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) @/ m|T]'8
+z2 +z STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) O!c b-
nvdo| 5 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) V ZJ[h{ 6
rq.S0bzH STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ZS u0e%
aeBA`ry"B STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 j$K[QSn
?5oeyBA@ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 h6Vm;{ ~
5 * 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 4p %=8G|
dK45&JHoW^ 
D <m+M@u
K^_Mt!% 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 1{.=T&eG# 
Viu+#J; l PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 7fOk]Yl[
6) 点击
，进行光程分析 0uf'6<f R $:bU< PS1：左图为相位vs频率图 gD\ =
Pc*+QtQ
PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) '<v/Gl\
\9S &j(I 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 UBUZ}ZIbN PS1：时间偏移量为33.3656ps (v\Cv)OS
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 '~1uJ0H ?d -$ lI PS:在中心位置处测量光场随波长变化 F_Q?0 Do0'
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 [,F5GW{x
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ^r7-|
W|PKcZ ]Uc 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 n j7wc9z4
PS：电场振幅在时域中的分布 ?}N@bsl08w
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 +N9(o+UrU
QX*HvT PS:转换为真实的场 `z =I}6){
PS：将包络函数转换为真实场 bIP'(B#1K
11) 其它场测量工具 ;plzJ6>
[S}o[v\ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ;btH[a iV Q &Rj)1! PS：在输出光场上划定线段 4DL;/Z :
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 S=^a''bg
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 rsp?N{e
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 9M)N2+hkZ
,Z7tpFC i6^COr
QQ：2987619807
