建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 VUmf;~
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使用工具箱：基本工具箱 z[|2od
ma TQ 0GX 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Q,v/]bXd
{#y~ Qk;T 自由空间传输距离：10mm Dk%+|c
/x q^]0xy VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 QNWGUg4*&
:<gC7UW 1) 脉冲传输 [] cF*en
v9*31Jx 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 ?*LVn~y [8jIu&tJf
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： =hY 9lxW 2) 复数场 'Y2ImSWj
z>]P _E~`} 传输时间用 来表示 3Zdwt\OQ
4g+Dp&U 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 ` {/"? s|
)5Wt(p:T6_ 脉冲的载波频率为 hg7^#f95u
T_)G 5a 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： ghGpi U$ }i$ER,hXh 3) 时间傅里叶变换 >)^Q p-
o wviIZFe 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： $ :|?z_@ t # d{hEr 类似的定义同样适用于复数场 A3^_'K
mR O@ZY;5 4) 包络函数 ;W{2\ Es
P](/5KrK 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： l=UXikx 其对应的频域谱为： <P~p n!F}
9CG&MvF c 
[[#zB-|
E5q t~:C| 1) 构建脉冲光源 xL [3R
i&^]qL|J ~^bf1W[ PS:高斯脉冲光谱窗口 p~WX\;
!?)aZ |r 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 E(F?o.b
zJ)`snN| 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 .WLwAL
} _=h]|6t STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) G5hf m-
ZZ>F ^t STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) $MqEM~^=
os n ,kD* STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) wEZi eHw
0Y Z66VN! STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 4Ss *h,Y
"[ieOFI STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ^+w1:C 5
(3WK2IM^ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 vddl9"V)
xw u b-yz 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm []doLt;J
ka@yQ V 
IdoS6
_6m{zvyX> 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 (& -I-#i 
97dF PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 5?A<('2
6) 点击
，进行光程分析 & Qe2
}e$ >9y!M'V PS1：左图为相位vs频率图 ;6$W-W _
7+E r}y> PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) l{QlJ>%~{;
#y'p4Xf 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 a4XK.[O PS1：时间偏移量为33.3656ps =zR9^k
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 W/VE B3P>Z liBFx6\"S PS:在中心位置处测量光场随波长变化 GL _hRu
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 wlQ
@3RN>
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 \ E6 0
Y.q$"lm7k 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 *x _e] /}
PS：电场振幅在时域中的分布 x t6%[)
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 PZY6
I
8_Z"@ PS:转换为真实的场 U] P{~
PS：将包络函数转换为真实场 i|0!yID0@
11) 其它场测量工具 vuZ'Wo:S{
Kpkpr`:)] 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 IH`7o u { pgW^hj\ PS：在输出光场上划定线段 ( G~M E>
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 _88X-~.
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 4b +_|kYb
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 . @\(ay
K+d{R=s^ t>Yl= 79,
QQ：2987619807
