建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 MI(#~\Y~P
Q8h0.(#- 使用工具箱：基本工具箱 G ,$nq4
r"{jrBK$ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ||wi4T P
iEr?s-or 自由空间传输距离：10mm =fnBE`Uc
9D M,,h<` VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 P;z\vq<h
Nr$78] o9 1) 脉冲传输 <7rj,O1=
#|Lsi`]+ 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 '/03m\7 xxl|j$m
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： 3~3tjhw;]9 2) 复数场 ^zO{A ks
|,oLZC Na 传输时间用 来表示 T"za|Fo
fi*b]a \' 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 pKq[F*Lut
"h[)5V{ 脉冲的载波频率为 'V:MppQVZ.
>F OCdlJ# 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： 1~~GF_l? aAGV\o{^ 3) 时间傅里叶变换 8/tB?j
GeY!f/yQ< 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： gM;m{gXYK a*X{hU 9P 类似的定义同样适用于复数场 O9By5j 4
I) ` +:+P 4) 包络函数 j;y(to-e>D
`3VI9G mQ 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： \C>IVz<O 其对应的频域谱为： ~? aFc)
F5cN F 5 
$},XRo&R
NI ,>$@{ 1) 构建脉冲光源 -o"b$[sf=Z D- C]0Jf3 U n)Xe PS:高斯脉冲光谱窗口 }F.k,2
b?iPQ$NyQ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ,T
zlW\?\
y_n4Y[4g 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 +3zQ"lLD^
YV|_y:- STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) g 7hI9(8+
,|VLOY ^ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) mCg^Y)Q
z)^.ai,: 0 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ,ps?@lD
lv!j STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Uq'W<.v 5
b~tu;: STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 Y0lLO0'
C|Gk} STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 !^MwE]
6g#yzex 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 RiR],Sj
Fyw X 
L#a!fd
.J @mpJdY 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 7w9'x Y 
Gq[5H(0/c PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 sDg1nKw(
6) 点击
，进行光程分析 =d"5k DK-m RaSuzy^`*] PS1：左图为相位vs频率图 c9jS
!uDMK
19O 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) ! a\v )R
I`IW^eZM 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 }8}`A\ dgV PS1：时间偏移量为33.3656ps SOsz=bVx
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 *u|1Z%XO ;?iu@h PS:在中心位置处测量光场随波长变化 (r?hD *2r
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 OYWHiXE6]
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 85dC6wI4K
L{IMZ+IB2| 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 rt*>)GI]b
PS：电场振幅在时域中的分布 5K?/-0yG
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 8,h!&9
5cA:;{z];g PS:转换为真实的场
K5`*Y@
PS：将包络函数转换为真实场 7;TMxO=bra
11) 其它场测量工具 DEkv ,e
l*wGKg"x3 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 vc 3r [mT L;?h)8 PS：在输出光场上划定线段 t ~ I;IB
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 |"Zf0G
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 0'A"]6
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 q4!\^HwQ
V,& O O C`qV+pV
QQ：2987619807
