建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 gvFCsVv<{
)h0b}HMW) 使用工具箱：基本工具箱 eaDG7+iS
rXq{WS` 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 (P-$tH t
6K^O.VoV^J 自由空间传输距离：10mm A5 Lzd
YRU95K [ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 (btm g<WT"
;KT5qiqYH 1) 脉冲传输 0x fF
$t0JfDd6Ky 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 <, y > W! `7R-2
w<b?
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： LHSbc!Y'. 2) 复数场 Hz>Dp
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WJN) <+d 传输时间用 来表示 dj{~! }
\85~~v@ 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 6i@* L\
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z#2n +hwE 脉冲的载波频率为 s%1Z raMvJ
<T]ey 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： zpZfsn! 0e1-ZP CDj 3) 时间傅里叶变换 ]`M2Kwp
Q"H/R Mo- 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： <6 X*k{ IL`=r6 \ 类似的定义同样适用于复数场 iU AY
W:K '2 j 4) 包络函数 Zpz3 ?VM(
<,D*m+BWn VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： |qBcE 其对应的频域谱为： %< `D' V@
/i#";~sO 
.br6x ^\<
W6B"QbHYz 1) 构建脉冲光源 nu(7Y YCM$ rR
8 6D _<=h#lH PS:高斯脉冲光谱窗口 mi[8O$^iJ
h`iO s > 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 -gUp/ #l1
?:G 3U\M 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 $tej~xZK
RGrQ>'RL STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) s ;$f6X
`evF?t11X STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) m.< u !MI
Xj~%kPe STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) wE}Wh5
MzDosr3: STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) X0R EC%
9Vo*AK'&U STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 YoBe!-E
V:vqt@ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 <'N:K@Cs
8 KYI Hw 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 e .~11bx
D~#%^a+Aq_ 
2;0eW&e
)Yv=:+f 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 AI`k
}sA~ 
~?FhQd\Q PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ?{e}ouKYX1
6) 点击
，进行光程分析 _{-[1-lN5_ 0^sY>N" PS1：左图为相位vs频率图 :mW<
E
<f M}Kk 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) -J8Hsqf@
k5Fj "U 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 O1S7t)ag PS1：时间偏移量为33.3656ps ts9wSx~[+
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 {y wwJ Jv+ w{"& PS:在中心位置处测量光场随波长变化 QXN_ ?E,g/
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 6 dV )pJd
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ~ > Q9
h<TZJCt 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 q\~
#g.}
PS：电场振幅在时域中的分布 8-B7_GoJ+B
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 3% 5a&b
,w3-*z PS:转换为真实的场 "~^0
PS：将包络函数转换为真实场 /s}
"0/Y\
11) 其它场测量工具 [
'lu;1-,
}Sbk qd 5 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 d?T!)w \yC /OLXq PS：在输出光场上划定线段 zh*D2/ r
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 _p* 8 ke
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 Uq$/Q7
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 eqsmv [
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QQ：2987619807
