建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 TG%B:^Yz!
6Q^~O*cw 使用工具箱：基本工具箱 MF8-q'upyT
E H k\Q\ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 s U"%,Q5
X*QS/\ 自由空间传输距离：10mm ]3rVULU"K-
G18w3BFx VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 & 3BoK/y3
.!x&d4;,q 1) 脉冲传输 V5 w1ET
SVZ ocTt 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 unLhI0XW Ix5 &B6L8
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： 9 3>4n\ 2) 复数场 d ~Z\%4
/8FmPCp}r 传输时间用 来表示 r 3W3;L
1z? }'&: 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 %GHGd'KO&
Q?#I{l)V( 脉冲的载波频率为 Dwp,d~z
7l D-|yx 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： w G %W{T$ Mfj82rHg 3) 时间傅里叶变换 H$KO[mW}
vrkY7L 3\ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： FEaT}/h; n t}7|h| 类似的定义同样适用于复数场 =]Vz= <
\84t\jKR 4) 包络函数 # ]7Lieh[5
FACw ;/rW VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： or/gx 3 其对应的频域谱为： G0E5Y;YIN$
n0xGIq 
;mkkaW,D*
V' Gal` 1) 构建脉冲光源 j/FLEsU!R M|WBJ'#x0 |A8@r& PS:高斯脉冲光谱窗口 \^x{NV@v42
Zw.8B0W 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 &mwd 0%4
/Mqhx_)>A 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 S<tw5!tJ
?sf<cFF STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) KdkA@>L!;
9)Fx;GxL STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) C Ma6':~
2 !s&|lI STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) CXa[%{[n
M/zO|-j& STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) b 7UJ
rUiYR]mV STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 *'%V}R[>
^*K=wE}AG STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 %#HU~X:
h051Ol\v* 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)LT[ >f
!"rPSGK* 
p4`1^}f&Ie
[q < 'ty 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 E+f)Zg
: 
Dw-d`8* PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 $Ome]+0
6) 点击
，进行光程分析 @~3-- W(, j2 pU PS1：左图为相位vs频率图 )t6]F6!_
hAGHb +: 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) 'xwCeZcg
C?PQ>Q!f- 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 U7r8FL l PS1：时间偏移量为33.3656ps i5,iJe0cA
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 -%nD'qy,. g3R( ,IH PS:在中心位置处测量光场随波长变化 N]<(cG&p
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 5KCB^`|b>t
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 !X>u.}?g
h^M_yz-f 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 )vp0X\3q`
PS：电场振幅在时域中的分布 3EoCEPb#
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 1b,a3w(:1
8{ zX= PS:转换为真实的场 04a
^ jjc
PS：将包络函数转换为真实场 Z;BS@e
11) 其它场测量工具 s#2t\}/
G7Nw}cVJ) 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 DaQ"Df_X @6u/)>rI PS：在输出光场上划定线段 k aG/8G(
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 NBikYxa
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 D6 B-#u!M
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 lu8G $EQI
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QQ：2987619807
