建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 d~vTD| Et
2z[r@ }3 使用工具箱：基本工具箱 A> J1B(up
)#)nBM2\ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 D l4d'&!
3^j~~ "2,w 自由空间传输距离：10mm 8H&_, ;
]VzqQ=U% VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 uT'-B7N
,*q#qW !! 1) 脉冲传输 .jLMl*6%:
:P j W:] 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 NW }>pb9 T$#FAEz
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： v&k>0lV, ^ 2) 复数场 FGV}5L
E~r s11 传输时间用 来表示 TEH*@~P"
l6', 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 y21)~
YJ &lB&xH 脉冲的载波频率为 4jDs 0Hn"
E`A<]dAoK 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： aW52.X z%8 h9tB''eP E 3) 时间傅里叶变换 bbE bf !E
CsJ )Z%4_ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： :;" aUHU' Dq0-Kf,^ 类似的定义同样适用于复数场 J- @ o@!o
ckH$E%j 4) 包络函数 ORV}j, Y m
Z/XM `Cy 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： T#MA#H2 其对应的频域谱为： [0mFy) 6
?Zc/upd:$N 
{bAWc.
p? J ~' 1) 构建脉冲光源 mB{&7Rb0 Q0
uP8I}n Pg!;o=
{ M PS:高斯脉冲光谱窗口 KdB q@
I_"Hg x< 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ]Ssw32yn
3s+<
2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 }}4 sh5z
rX|y/0)F STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Q:-%3)g<<
xA[W b ' STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) BR&Qw'O %
IGh !d ?D STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) s2(w#n)
I,C AFq STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) I =tyQ`
[]2$rJZD9 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 pJ 2:` f<;
AHp830 \ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 z*NC?\
=|qt !gY)Y 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 hJC
p0F9O
c {f:5 p 
T!^?d5uW#
${E[pT 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 KG4#BY&^ 
W|r+J8 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口
@ dWS*@
6) 点击
，进行光程分析 K#JabT g "K #& PS1：左图为相位vs频率图 &(H) gjH
*x*,I ,0 3 PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) @^y?Bh9jQ
= ,>TpE 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移
')~Y PS1：时间偏移量为33.3656ps [0tf Y0
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 .%J?T5D +s/N@]5n W PS:在中心位置处测量光场随波长变化 %X0NHta ~@
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 HP 4' 8#3o
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 'Tru?y \
Bah.\ZsYQP PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 B:6 sVJ
PS：电场振幅在时域中的分布 n }9Msen
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 {l *& l2
:EQme0OW PS:转换为真实的场 zT4ulX N
PS：将包络函数转换为真实场 UgD'Bi
11) 其它场测量工具 NrI 5uC7
@
(u?=x; 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Ddm76LS 4U! .UNi PS：在输出光场上划定线段 <*r<+S
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 o
{Xw Li
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ;}>g1&q
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 'wB Huq
S$lmEJ_ g+KzlS[6
QQ：2987619807
