建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 !}*vM@)1
1!1JT;gG^9 使用工具箱：基本工具箱 lu{
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:5~Dca_iU4 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 aE 07#
"> Qxb .Y} 自由空间传输距离：10mm vX }iA|`#
pqO3(2F9 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 `?$-T5Rr
_E?tVx.6 1) 脉冲传输 R9A:"sJ
@JlT*:D z 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 ELwXp|L \2/X$x<?X
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： n8EKT uy 2) 复数场 6h/!,j0:t_
D/=05E%[81 传输时间用 来表示 @M\JzV4 A[
e2=}qE7 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 ;b [>{Q;
)2). kL> 脉冲的载波频率为 )$^xbC#j`3
w]MI3_|'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： #6@hVR. l^R:W#*+U 3) 时间傅里叶变换 @~2k5pa
rrU(>jA! 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： *m "@*O' "-S!^h/v 类似的定义同样适用于复数场 "#wAGlH6>
Ut~YvWc9 4) 包络函数 )b nGZ8h99
^kNVQJiZyG 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： x%X3FbF] 其对应的频域谱为： E~q3 o*
\_.'/<aQ 
a)2l9
?:vg`m!* 1) 构建脉冲光源 'dwsm7Xd _~Od G |u`YT;`!"- PS:高斯脉冲光谱窗口 !"phz&E5ah
6 p;Pf9
f 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱
'*Y mYU
\|X
1 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 AIl`>ac
1<x5{/CZ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) < *iFVjSI(
mu0L_u(P STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) @B{
R5MN;xG^ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) & z3_N
7oL l RU STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ~*h)`uM
u@Gum|_=N STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 71Q`B#t0'Z
5D3&E_S STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 q:>`|~MX
)`k+Oyvi< 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 T:Q+ Z }v+
q:vN3#=^qf 
fc:87ZR{ K
i]zh8|"> 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 b%F'Ou~ 
cJT_Qfxx PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 8fvKVS
6) 点击
，进行光程分析 r_ 9"^Er !b K;/) PS1：左图为相位vs频率图 L ) _ VdB
k"dE?v\cG 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) Yo5 ged]i
!N:w?zsp 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ~Gg19x.#uW PS1：时间偏移量为33.3656ps brE% /%! e
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 K~&3etQF 2DZ&g\| PS:在中心位置处测量光场随波长变化 -K^(L #G
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 UQ e1rf
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 R $/q=*k
M+=q"#& PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 '+|uv7|+v
PS：电场振幅在时域中的分布 O> wGJ.
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 kYS\TMt,C
EA:_PBZ PS:转换为真实的场 y(Pv1=e
PS：将包络函数转换为真实场 Pw Amnk !
11) 其它场测量工具 IOrYm
{yBd{x<>/ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 w `M/0.)V U$ZbBVa`~ PS：在输出光场上划定线段 "g!/^A!!
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 Y^?PHz'Go
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 SZgan
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 p|$z ~
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QQ：2987619807
