建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ;'pEzz?k"
Uz H)fB 使用工具箱：基本工具箱 g=[ F W@z
,_Fq *6 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ^?toTU
}x-~>$:" 自由空间传输距离：10mm [ WZ<d^L
s+^o[R
T3 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 }<&g1x'pa
788q<7E 1) 脉冲传输 (J<@e!@NE
mw`%xID* 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_,iV9NrZ G+'MT C_
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： w]) bQ 7) 2) 复数场 OV>T} Fq
E] t:_v 传输时间用 来表示 t22BO@gt74
KE 16BjX@ 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 _ZD)#?
r em&F'x0V 脉冲的载波频率为 X\
\\RCp
ui7 0| 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： z8>KY /c {*t'h?b 3) 时间傅里叶变换 ED"5y
9|Jmj @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： [4Glt>Nj> n1uJQt 类似的定义同样适用于复数场 cGsxfwD
GMgsM6.R 4) 包络函数 XT~JP
Lvv`_ 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： U`<EpO{j| 其对应的频域谱为： D}cq_|mmn[
<s+=v! 
`W?aq]4x5
1oj7R7 1) 构建脉冲光源 !&E>8h in # qV $. /JA) ` PS:高斯脉冲光谱窗口 :XB eGNI*#
pwd7I 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 A[ /0on5r
)/bt/,M&} 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 8DLR
XV %L6x STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) I g-VSQ
>0@X^o STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 3 {on$\
&E {/s STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) dWD9YI Yf
A>7'W\R STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 0[PP Vr:
[ "J STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 X-o ou'4<
:7:Nx`D8 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 MV9{>xX
w|?N q?KA 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 B`RbXk68q
\+Qx}bS{ 
:$/lGIz
|`qur5h` 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 nN@8 vivP% 
[^ 7^&/0 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 `j4ukOnG
6) 点击
，进行光程分析 z56W5g2 A3'i
- PS1：左图为相位vs频率图 :Nc~rOC _
_a15R/S 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) x3wyIio*
K Qub%`n 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ZW+{<XTof4 PS1：时间偏移量为33.3656ps z?j~ 2K<4
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 BR5 $;-7W ,@Ed)Zoh PS:在中心位置处测量光场随波长变化 5IdmKP |
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 zFB$^)v "<
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 YfxZ<
sHQe0"Eo 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 68 - I2@&
PS：电场振幅在时域中的分布 2R2Z6}
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 *R xb qB-
: ]CZS PS:转换为真实的场 TK Ru^KH9
PS：将包络函数转换为真实场 bG.aV#$FIg
11) 其它场测量工具 0p
Lb<&
1|z>}
xP 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 3@ay9 !Xq Z33w A?9 PS：在输出光场上划定线段 4^A E;= Q
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 + ` Em&
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 3.R?=npA
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 &h4(lM
oh& P Q{ I!# 42~\
QQ：2987619807
