建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Wu{_QuAB
"!vY{9, 使用工具箱：基本工具箱 / YZMP'v
8~Zw" 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 1\@PrO35J
{c3FJ 5: 自由空间传输距离：10mm Gf#l ^yr
) ddJ\: VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 D mi.@.
Zx{ Sxv" 1) 脉冲传输 V0>[bzI
E]n]_{BN] 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 z 0+ JMZ/ |LC"1 k
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： SN{A@dyt 2) 复数场 /# Jvt
uZL,%pF3A 传输时间用 来表示 ,_YI:xie|c
G-1qxK 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 _PPC?k{z !
~x9J&*zxM 脉冲的载波频率为 Hl%Og$q3
=TEe: %mN 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： h9m|f|cH 5>%^"f 3) 时间傅里叶变换 Pf4zjc
/dg? 6XT/ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： V#$QKn`; -E6av|c,F 类似的定义同样适用于复数场 ~),%w* L
{9Qc\Ij 4) 包络函数 bf.+Ewb(
V*s\ ~h ) 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： jEQ_#KKYJ 其对应的频域谱为： Ih5Y7<8b~
#y#TEw, 
-eK0 +beQ
8i;drvf 1) 构建脉冲光源 N
e{=KdzT r MJ@oc v `/nX-> PS:高斯脉冲光谱窗口 rz|Sjtq
\6a' p
Q, 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 8wd["hga<%
B0yGr\KJ 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 1yF9zKs &_
H74'I} STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) p@Os
H(n
fHp.3 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) '=+N
)O
R h6CV STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) d!<>Fh^6,
-tWxB GSa@ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 9.dZA9 l@g
UK^w;w2F STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 q'H6oD `
ts[8;<YD STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 }T}c%p
wsrdBxd5 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 !p\
@1?
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<w~$S0_
x %$6l 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 >J;J&]Olf 
F 3!6}u\F PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 `r=^{Y
6) 点击
，进行光程分析 dm kGIg} U"@p3$2QW PS1：左图为相位vs频率图 l#ct;KZ
&=%M("IlD PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) T<nK/lp1t
~a7@O^q 4 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 b?Q$UMAbH PS1：时间偏移量为33.3656ps ?en-_'}~a
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 gP8}d*W%b 23=wz%tF PS:在中心位置处测量光场随波长变化 {Gfsiz6
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 L*Ffic
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 er
1zSTkg
&?@U_emLi 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 h
}&d vd
PS：电场振幅在时域中的分布 >3 p8o@:
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 rjfWty%6pX
Yqu/_6wLx PS:转换为真实的场 OS
L~a_
PS：将包络函数转换为真实场 U[yA`7Zs}
11) 其它场测量工具 Gyi0SM6v5&
Qd3ppJn 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 7PfNPz<4+ ="@f~~ PS：在输出光场上划定线段 3,#qt}8`
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 [ot+ EA
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 %ID48_>*
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 I L&PN`#
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QQ：2987619807
