建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 QcZ*dI7]:
z [xi 使用工具箱：基本工具箱 Gb)!]:8
Fa 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 SplEY!.k
tI 651Wm9 自由空间传输距离：10mm l2>ka~
B8 Ob~? VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Uh QsT^b_
6{2LV&T=u 1) 脉冲传输 &,?bX])
sTu6KMn 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 +T}:GBwD7 L2"fO
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： h-0sDt pR 2) 复数场 q}-q[p?
5
dB{o-R 传输时间用 来表示 I Nca
|\g =ua+h 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 t*<@>] k
,TrrqCw> 脉冲的载波频率为 T;6 VI|\
*E"QFirk0 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： Y02 cX@K6 @ 2r9JqR[= 3) 时间傅里叶变换 X+l &MD
/S2 9\^ 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： U\N|hw#f!! F,2)Udim 类似的定义同样适用于复数场 2qEm,x'S
N?!] ^jI, 4) 包络函数 d-%!.,F#W
FBit /0 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： #R_IF&7 其对应的频域谱为： bzFwQi}>
3QL I|VpO 
m.ib#Y)y
`%
sKF 1) 构建脉冲光源 A%H" a+ |Sg
FHuA sjBP #_ lW PS:高斯脉冲光谱窗口 aAY=0rCI-
\B _g=K 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 L"Y_:l3"7
N (<4nAE 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 " S6'<~s
]^HlI4 z STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) &WW|! 6
Zy0u@`` STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ]IQTf5n
|2mm@ ): STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) Xy{\>}i]N
^8S'=Bk STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ,DrE4")4
VEAf,{)Q STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 CBC0X}_`
&Q7 vY STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 c`]_Q1'30w
?#|Y'%a" 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 }K\ ] M@
_F|oL| 
BbA7X
Y*-#yG 9 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 ,v;P@R L|g 
? 3ldHWa PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 wfH#E2+pk
6) 点击
，进行光程分析 {(r`&[ U8_<?Hd PS1：左图为相位vs频率图 aiP.\`>}
[[(29|`] 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) BD6 oN]
d+ P<nI/| 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 a6AD`| U8 PS1：时间偏移量为33.3656ps 4(5NHsvp
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 OQt_nb#z`{ Q/EH vb] PS:在中心位置处测量光场随波长变化 @ i $jyc
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 <=;#I_E#E
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 P@ Oq'y[
92|\`\LP% 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 Y%AVC9(
PS：电场振幅在时域中的分布 x9U F
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 Opc, {,z6
8]U;2H/z PS:转换为真实的场 :q_(=EA
PS：将包络函数转换为真实场 `w@8i[2J
11) 其它场测量工具 .(T* mk*>
BeAkG_uG 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 1"pvrX} SGi (Zkc PS：在输出光场上划定线段 dtHB@\1
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 !]1'?8
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 >OP[ qj
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 WP/?( %#Y
S >AM? Z(F`M;1>xI
QQ：2987619807
