建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 %"=GQ 3u[
Kv:Rvo 使用工具箱：基本工具箱 (`_fP.Ogb
H+5+;`; 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Y@< j vH1
]d~{8h!G 自由空间传输距离：10mm ~{);Ab.9+
^7 * 7^< VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ?Ok&,\F@E
T@`Al(' 1) 脉冲传输 )pe17T1|
m>F:dI 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 _yX.Apv] X 5X D1[
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： UCkV ;//. 2) 复数场 KK5_;<
XPZ8*8JL 传输时间用 来表示 Rry] 6(
`iN\@)E 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 9[W >`JKo
l]#=I7 6 脉冲的载波频率为 s[dIWYs#
H'7s`^-
>I 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： _<DOA:'v m2YsE
j7 3) 时间傅里叶变换 '\+"3!$
fL d2{jI, 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： H3`.Y$z Yh;(puhyA 类似的定义同样适用于复数场 NQ;$V:s)
<2]D 3,.g. 4) 包络函数 C^5 V
( ;^>G[ 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： =yM%#{t&W 其对应的频域谱为： O:a=94
L,
#| W 
[}GK rI
]NI
C Q9 1) 构建脉冲光源 >}Bcv %zZ "vQ%`
Q -meY[!"X PS:高斯脉冲光谱窗口 F C6~V6R
(i1x< 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 m[iQ7/
dLF*'JjY 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 ='=4tj=z
6Z' K1 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ~K;hXf
2/tx5Nc STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) JR
xY#k
`4X.UP J STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) t+ q;}ZvG
: ir3u STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) :g'
'GqGZ
Y'bz>@1( STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 K/*"U*9Kv
^k$B x_{ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 /V`S J"
'
Q(kx*; 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 /':64#'
WiB~sIp 
/D yeMC Y-
>;Vfs{Z(q 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 G!=(^G@J; 
;Ss!OFK PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 -y|']I^ &
6) 点击
，进行光程分析 _KkaseR 5/i/.
0?n PS1：左图为相位vs频率图 p~=z)7% e'
E8"&gblg 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) O"EL3$9V
}$L1A 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 !L
q'o ? PS1：时间偏移量为33.3656ps ~o|sm a5.
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 MMC$c=4" Lk@+iHf PS:在中心位置处测量光场随波长变化 :t9
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 K@xMPB8in
w+)wrJTtm 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 UBM#~~sM
PS：电场振幅在时域中的分布 3D! 7,@&>3
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 &~/g[\ Y
Ta/zDc"e PS:转换为真实的场 , %8)I("
PS：将包络函数转换为真实场 +/eJ#Xw3u8
11) 其它场测量工具 pY3/AO=
qC"`i}7 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 K@%T5M4j m9sck:g#L1 PS：在输出光场上划定线段 &qSf
~7/
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 mwsBj)
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 u9~ Ncz
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 x|Pz24yP9
u,`3_I^ IDw`k[k
QQ：2987619807
