建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 NpPuh9e{
v w 使用工具箱：基本工具箱 Ga$ J7 R
U\'HB.P\ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 | &49Y Q
on^m2pQ
*p 自由空间传输距离：10mm ; <NK
<6rc 8jYz VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 -xVp}RLT
K HO@"+ 1) 脉冲传输 C0`Bi:Ze
$S6%a9m
作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 d!P3<:+R[ E:$EK_?:t
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： (&osR|/Tq
2) 复数场 *DUP$@}k
;udV"7C 传输时间用 来表示 'qy
LQ:6
%a\L^w)Xn 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 Tb!Fv W
l^k/Y
] 脉冲的载波频率为 BN>t"9XpW
'_~qAx@F#c 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： $p;<1+! =bHS@h8N< 3) 时间傅里叶变换 Rt+ak}
YZdV0 -S 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： x >!bvZ2 CqVeR';2 类似的定义同样适用于复数场 %
|^V )
;R[w}#Sm 4) 包络函数 tv 7"4$T
k}&7!G@T 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： A )%!9i) 其对应的频域谱为： x O_u
1DR ih>+# 
e0:[,aF`
[,0[\NC 1) 构建脉冲光源 +ktubJ@Qgj ;.U<Lr^9# MHqk -4Mz PS:高斯脉冲光谱窗口 dMw}4c3E
I83 _x|$FZ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 w!|jL
$5L
ia#8 ^z 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 BqtUL_jm
(jp!q ,) STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) S
Rb -eDk'
wLa8&E [ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) }h+{>{2j
7U1^=Y@t} STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) Dq[Z0"8
1smKU9B2) STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) .LI(2lP
Wl0p-h STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 s H(io
n@$("p STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 b*)F 7{/Z
t2LX @Q" 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 N` J]k
B 7
mW=9WV 
T f40lv+{
U1;&G 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 -, uT8' 
ZJ8"5RW PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 S|
| OSxZ
6) 点击
，进行光程分析 0.kC| Vji:,k=3\ PS1：左图为相位vs频率图 M2Jb<y]
s4`,Z*H 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) ^{Fo,7
Aa+<4
R 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 7g>|e PS1：时间偏移量为33.3656ps 8ByNaXMO6
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 VA5f+c/ % zJ30ZY: PS:在中心位置处测量光场随波长变化 0at['zw
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 $ftxid8
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 4 O pf[3]
] E $bK PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 O>"T*
PS：电场振幅在时域中的分布 BA8g[T A7K
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 9qk J<
b!<)x}-t> PS:转换为真实的场 M#k$[w}=
PS：将包络函数转换为真实场 '#a;n
11) 其它场测量工具 9aBz%* xo
`=l o. c 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 q"i]&dMr /@64xrvIl= PS：在输出光场上划定线段 ~t1?oJ
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 9-Z ?
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 !0_/=m A^
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 sI MN""@Y^
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QQ：2987619807
