建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Y]uVA`%"b
C ?'s 使用工具箱：基本工具箱 iun_z$I<+Z
E\ cX 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 3f~znO
UIht`[(z 自由空间传输距离：10mm Np+pJ c1
475g-t2"@ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 i->G {_gH
?[Ma" l> 1) 脉冲传输 i&DUlmt)f
rR#wbDr5 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 >J)4e~9EJ2 Ojq T5<U
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： Nw -U*y 2) 复数场 _#{qDG=
^=PY6! iW 传输时间用 来表示 i' ^! SEt
XV`8Vb 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 "}H2dn2n
>B*zz j 脉冲的载波频率为 VwK7\j V
5 P 5Tgk 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： gkKN Ous aVr =7PeF 3) 时间傅里叶变换 + e f>ek
+Z"[2Dm 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： wx!2/I> R\/tKZJjb 类似的定义同样适用于复数场 |B64%w>Y
o=xM aA 4) 包络函数 {SRD\&J[
,]das VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： ' m-5 其对应的频域谱为： ?U1Nm~'UZ
:m/qR74+" 
P 6=5:-Hh
pr,1pqiAf 1) 构建脉冲光源 k72NXagh -7%dg Y( HMmVfGp] PS:高斯脉冲光谱窗口 iWW
>]3Q
`gJ$fTi& 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 )a `kL,
pqju@FD * 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 MIWc
@.i2
Q:b0 ! STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) >* n4j:
R4$(NNC+/ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) eY Uq0~3
;ZP!:, STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) d Nov= w
A0v@L6m-O STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) j7NOYm5N
(<}?}{YX 0 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 4-$kc wA
<JvYCWX` STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 %afF%y
6k<3,`VV| 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 ~d ~oC$=TC
j8rxhT oC 
X gtn}7N.
jyidNPLm4 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 C 20VSwd 
m#RMd,'X PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 `49!di[
6) 点击
，进行光程分析 |8GLS4.]t +$/NTUOP PS1：左图为相位vs频率图 ejbtdU8N<
r /HG{XH` 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) K2V?[O#
R$+"'N6p 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 1YU?+K PS1：时间偏移量为33.3656ps ^v:XON<
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 X?/32~\ b !nA. `T PS:在中心位置处测量光场随波长变化 q~*|Wd'&
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Uv=)y^H~*A
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ![M tJo5
,JPDPI/a 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 `R lWhdE
PS：电场振幅在时域中的分布 N4{g[[ T
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 C]ax}P>BQ
]@ Vp:RGMr PS:转换为真实的场 :?i,!0# "
PS：将包络函数转换为真实场 RK)ikLgp
11) 其它场测量工具 ~L> &p
gT,iH. 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ^W^Y"0y9` t_(S e PS：在输出光场上划定线段 IA}.{zY~|
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 0TiDQ4}i[
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 8&bNI@:@
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 .cmhi3o4
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QQ：2987619807
