建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 bDxPgb7N=
VG? yL2y 使用工具箱：基本工具箱 FuIWiO(
Z`e$~n(Bh 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 E>o&GYc
t201ud2$ 自由空间传输距离：10mm ,"4X&>_f
[R roHXdk+ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 8f5%xY $
{6REfY
c 1) 脉冲传输 eW<!^Aer
#sozXza\G 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 7N&3FER pmE1EDPag
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： RXIH(WiK 2) 复数场 zW|$x<M^
h5h-}q BA 传输时间用 来表示 y}.y,\S0
cx,u2~43A& 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 B' <O)"1w
$6qR/#7 4 脉冲的载波频率为 } [YcilU_
LWp?U!N 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： ^v ()iF
! w+:+r/!g 3) 时间傅里叶变换 wpPxEp/
/jn:e"0~ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： fh/)di 6"#Tvj~-8 类似的定义同样适用于复数场 B)LXxdkOn
*GY,h$ Ul 4) 包络函数 y"{UN M|R
dW] Ej"W 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： 5Lo==jHif 其对应的频域谱为： -0[>} !l=G
c;A
ew! 
(]GY.(F{
vwSX$OZ 1) 构建脉冲光源 T g}H < T vM$#m1L ? #EwRb<'Em PS:高斯脉冲光谱窗口 0.3[=a4 3
"@):*3
4 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 Lt
ZWs0l0
zj hR9 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 P- *R N
{;wK,dU STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) P7^TRrMF
S
a#d?:L STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) `OF g.R|
h_}BmJ h_ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 8wN U2yH+D
x<j($iv STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) !3gpiQH{
ui: >eYv STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 R _~m\P
%[31ZFYB STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 y0Q/ B|&[
Yqj.z| }Nb 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm 4 Q>jP 3
'FvhzGn9Q 
N*c?Er@8U
M@z_Z+q 9 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 ^Xz`hR 
=FC;d[U PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 IDVY2`sM
6) 点击
，进行光程分析 T[2f6[#[_ -p]`(S% PS1：左图为相位vs频率图 "Ezr- 4
L
M< = j PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) JCMEhI6d*
/ A`zy 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 4wE pyQ|L PS1：时间偏移量为33.3656ps ?5+KHG *)
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 `cTs S F<'l'As C- PS:在中心位置处测量光场随波长变化 bm]dz;ljh
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 K^1O =1gY
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 >ehWjL`8
3[g++B."pC PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 . I9] `Q
PS：电场振幅在时域中的分布 8 H"f9S=K
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 (YWc%f4
X
+ PS:转换为真实的场 mQ
`r`DW
PS：将包络函数转换为真实场 jgfP|oD
11) 其它场测量工具 lPSD Y&`P
GeW$lA I 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 U=<.P;+f9 uL{~(?U $ PS：在输出光场上划定线段 Bv|9{:1%X}
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 _WkcJe`
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 M:q ;z(
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 Q)i`.mHfFI
5 WNRo[`7 x @R A1&c
QQ：2987619807
