建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 r9vC&pWZ
_X.M,id 使用工具箱：基本工具箱 R1q04Zj{2
nj9hRiL n 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 \W@?revK
eB]ZnJ2^ = 自由空间传输距离：10mm mU& J,C
5d4-95[ '_ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 o!H"~5Trv!
jY?%LY@5I 1) 脉冲传输 Y0hL_46>
#-V K k 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 :!A@B.E etDB|(,z
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： =q"3a9 pb7 2) 复数场
xjX5 PQu
5g &'n 传输时间用 来表示 6 % ,Q
L]tyL) 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 uuC/F_ ='B
$Y4
Ao-@ 脉冲的载波频率为 [wOO)FjT
?QMs< 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： 0bd.ess $i` YtV 3) 时间傅里叶变换 G37_
` C
FQ 4rA 4 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： ~|!lC}!IKL <=`@`rm{ 类似的定义同样适用于复数场 [j/-(?+
Z3/ zUtgs 4) 包络函数 CRf^6k _;(
v ]1rH$ 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： AUq?<Vg\ 其对应的频域谱为： fAm2ls7c
[gE2lfaEy 
Ar$LA"vu4
SVHtv0Nx 1) 构建脉冲光源 ':[y]ep(~| oc ?VAF lDA%M3(p PS:高斯脉冲光谱窗口 5u!cA4e"
5u8Sxfm", 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 _1Eyqh`oh
=wQ= ` 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 R' s xa*VB
S,v` rmI STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave)
g$97"d'
=os j}( STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) +(<f(]bG
-_}EQ9Q STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ^q6~xC,/
|
jkmh6 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) t& oNJq{
@PI\.y_w STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 bM'A D[
%|I|Mc STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Q9' p2@Z
nGt8u4gcP 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm izxCbbg
)<|T Ep4r- 
B?M+`;
\z{Y(dS 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 x0d+cSw 
zaZnL7ZJX PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 @.{
6) 点击
，进行光程分析 HT&0i,` 8%4`Yj= PS1：左图为相位vs频率图 Q^k# ?j#
Hj!)S&y,$ 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) g U?)
|h 7v}Y 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 y AWDk0bx PS1：时间偏移量为33.3656ps a PC!M4#
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 E;qwoTmul _=8+_OEk PS:在中心位置处测量光场随波长变化 w# e'K-=
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 HZ}*o%O
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 e-VL U;
-db+Y: xUZ 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 c&++[
PS：电场振幅在时域中的分布 #jX>FXo
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 ~K9U0yp H
zgqw*)C~ PS:转换为真实的场 QP#Wfk(C
PS：将包络函数转换为真实场 ,:`6x[ +
11) 其它场测量工具 1 XG-O
{ 9Y'v 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 U]|q4!WE 'm|m +K83 PS：在输出光场上划定线段 :~(im_r
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 +2SX4Kxu
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 e@O A>
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 zqh{=&Tjx
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QQ：2987619807
