建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 y'#i'0eeL
7~H.\4HB 使用工具箱：基本工具箱 T:?01?m
E2 %{?o 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 2n3g!M6~
. C Y ;- 自由空间传输距离：10mm 5<=ktA48[
E!Sx O~ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 [:Y`^iR.
Dc;z gLLL 1) 脉冲传输 wB0K e
o+F]80CH 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 7!r)[ 2l ~P@6f K/M
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： JA(M'&q4 2) 复数场 *$/!.e
oD?c]}3 传输时间用 来表示 _1EWmHZ?
P ko 2fJt1 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 _a[)hu8q.
bzh`s< + 脉冲的载波频率为 s ;N PY
j 5{ "j 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： m:4 Ec>?e 6O9?":3; 3) 时间傅里叶变换 XeRbn
aH(B}wh{ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： }_GI%+t Uc>$w?oA 类似的定义同样适用于复数场 @Q#<-/
,{rm<M.) 4) 包络函数 !y 7SCz
g
)cUFb:D*" 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： ^Ox|q_E
w} 其对应的频域谱为： =bDy :yY}
` fm^#Nw 
ujH ^ ML
8O='Q-& 8 1) 构建脉冲光源 $u-yw1FT f.X<Mo v$_YZm{!< PS:高斯脉冲光谱窗口 [fl x/E
C_q@ixF{ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 <~ 9a3c?
8e{S(FZ7Ed 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 WY3D.z-</
B^yA+&3HI STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Wd78 bu|
OqNt Tk+ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) xfsf
z3+7gp+I; STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ;(1Xb
Tu*"+*r>s STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) #eKg!]4-R
\cKY{(E STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 {=)g?!zC
ICxj $b STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 !\RBOdw C
z&x3":@u< 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm 3|qT.QR`Z
\ =(r6X 
kl/eJN'S
ZT'VF~ 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 m?4L>' 
dd&n>A3O= PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ? ^l{t4
6) 点击
，进行光程分析 Yfotq9.=+ P9/Bc^5' PS1：左图为相位vs频率图 n +R3
ljJi|+^$ 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) pY T^Ug
g$P <`. 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 [>^xMF]$2 PS1：时间偏移量为33.3656ps ecg>_%.>
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 QhqXd T)Ohk(jK1 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 X_tc\}I]
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 5OS|Vp||b
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 vSf ?o\O
`mt. =d 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 ,-[ e{=Cz
PS：电场振幅在时域中的分布 U|2*.''+Q
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 9P ZY](/
h'D-e5i PS:转换为真实的场 iT;~0XU7F
PS：将包络函数转换为真实场 k_$9cVA
11) 其它场测量工具 ]u\K}n6[q
1>wQ&{ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ;3 |Z}P eq<giHJM PS：在输出光场上划定线段 vsDR@Y}k
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 SmR" gu
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 .NOh[68'
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 djGzJ LH
E?@batIrf s1/:Ts[3i
QQ：2987619807
