建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 $:# :"
|K ZX_4 使用工具箱：基本工具箱 vxug>2
V7`vLs- 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 [-i&)eX
)Gk?x$pY@ 自由空间传输距离：10mm EZ zR"W/
,CN (;z) VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ^)GaVL^"5
P{BW^kAdH 1) 脉冲传输 X|/RV4x@Cq
` (gQw~|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 U|{ 4=[ Jw #7b[a
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： gz~ug35 2) 复数场 iBtG@M
?3qp?ea 传输时间用 来表示 8)1=5 n
Bo14t*( 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 hW9!
]N ;n q 脉冲的载波频率为 4)>UTMF
Nr+~3:3 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： dG8mE& $g w<zzS: PF* 3) 时间傅里叶变换 7+}WU 4
G mE`YW 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： mlLqQ< wnK6jMjkSf 类似的定义同样适用于复数场 FCOa|IKsN
HG< z,gE
2 4) 包络函数 v=+3AW-|v
/hmDeP o} 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： bfEH>pQ> # 其对应的频域谱为： $tI<MZ&Z
U$y wO4. 
YJ-<t6
jIwN,H1$- 1) 构建脉冲光源 )db:jPkwd 9;uH}j8sE yPe9KN_ PS:高斯脉冲光谱窗口 "KS" [i!3j
08{^Ksg 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 "EA =auN {
U1 *P 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 tC oE4Ed
5''k|B> STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) q*,HN(& l?
3TLy m& STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) sZxTsUW
=hd0Ui>x STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) )m+O .`x
\ykA7Y% STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) qT
#=C'?
=S6bP< q STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 "L `BuAB
|pbetA4& STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 I $x<B7U
gR
gB=
C{ 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 #@5VT* /7
_V e)M% 
Gd`7Tf)'
lq]8zm<\)] 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 0u&x %c 
ut]UU*g^$ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 :xq{\ "r
6) 点击
，进行光程分析 ,quUG S e-UWbn'~ PS1：左图为相位vs频率图 f x4#R(N
RJd*(!y 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) R.l !KIq
q4Bw5 ~n 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 3 dj w PS1：时间偏移量为33.3656ps yS:w>xU @<
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 fF>h ca> ]B8iQr -! PS:在中心位置处测量光场随波长变化 F7w\ctUP
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 +t1+1 Zv
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ,' t&L]
[Mc H l1a 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 "X._:||8
PS：电场振幅在时域中的分布 d2US~.;>l
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 $FIJI^Kd7
TOgH~R= PS:转换为真实的场 ]TUoXU2<x
PS：将包络函数转换为真实场 ;{&4jcV*
11) 其它场测量工具 N%q{CYF6
:SO4@JT{W 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 xC= $ym] Q% !xw( PS：在输出光场上划定线段 s! yD%zO
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 Er8F_,M+
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 "R- j
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 j jv'"K2
w)qmq D'{ o3Q,%K
QQ：2987619807
