建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 /R_*u4}iD
.45XS>=z# 使用工具箱：基本工具箱 (N etn&
]Tje6i F 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 .?TPoqs7Z
.CrrjS w 自由空间传输距离：10mm 2Qoj>Wy{
>gt_C' VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 zEQ<Q\"1
n&. bs7N2 1) 脉冲传输 NZ\aK}?~!
j15TavjGh 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 [7gyF}*; FmAL mS
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： !n=@(bT*wT 2) 复数场 /12D >OK
"CEy r0h 传输时间用 来表示 bb6
~H
/S]W< 8d 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 ez2 gy"
,_66U; T 脉冲的载波频率为 } OeEv@^
[;c'o5M& 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： I5"ew=x# )P^5L<q>| 3) 时间傅里叶变换 W#<&(s4
w"Cc Wng1 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： E)Z$7;N0x s$Il; 类似的定义同样适用于复数场 LhZWK^!{S
CI+dIv> 4) 包络函数 SL ;\S74
:x*8*@kC
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： ILUA'T=B0 其对应的频域谱为： ~Od4(
}/G
wHW";3w2~ 
4#5w^
`_]Z#X&&h 1) 构建脉冲光源 2`#jw)dM;} #vy:aq<bjE &jg peFiiC PS:高斯脉冲光谱窗口 YyX/:1 sg>
'676\2. 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱
q+{-p?;;
, #yE#8 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 TEZ^ Ia
YJw 9 d] STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) PUB|XgQDY:
(o_fY. STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) pRtxyL"y
NyD [9R? STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) y2V9!
a1p:~;f}[ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) iTU 8WWY<
/&=E=S6 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 Z*d8b
\ #5t%t STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 8<$6ufvOv
Fz k 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 c'_-jdi`>_
I)ub='+&; 
omM*h{z$$
?H7* ? HV 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 rE"`q1b# 
c/ wzV PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 <@n/[ +3
6) 点击
，进行光程分析 )2}{fFa % GzK{. xf PS1：左图为相位vs频率图 ZLdvzH @'
%R5APMg1 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) ;C%40;Q
'v4#mf 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 }cyHR1K PS1：时间偏移量为33.3656ps SN|EWe^
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 )W'l^R4W
S\GC^
FK PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ! v|j C
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 *
B,D#;6
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 9^J8V]X
]{V 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 4VPL
-":6
PS：电场振幅在时域中的分布 @L^2VVWk^
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 >#B%gxff
D%umL/[] PS:转换为真实的场 cTm oz.0
PS：将包络函数转换为真实场 EA%(+tJ^0
11) 其它场测量工具 eX 9{ wb(
-UkP{x) S 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 o=?sM q1< 7/NX b PS：在输出光场上划定线段 r00waw>C\
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 $78fR8|r-
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 Z{`;Ys:zk
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 ;rpjXP
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QQ：2987619807
