建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 sXAX HZ{
"&An9H' 使用工具箱：基本工具箱 :Q 89j4,
UGIyNMY 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 TB9ukLG^<<
>qOhzbAH{< 自由空间传输距离：10mm ]P-;]*&=
lUDzf J}3 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 n@ xU5Q
]cbY@U3!2 1) 脉冲传输 EBJaFz'
.Sm7na
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 IRLT - C{4[ 7
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： 3ILEc:<0J 2) 复数场 Rv }e+5F
\
^_3Yw 传输时间用 来表示 `6'fX[j5
]R( = ) 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
_ycn
dQt]r 脉冲的载波频率为 rTQrlQ:@
vU::dr 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：
R b?6N B #8! 8 3) 时间傅里叶变换 iCx}v[;Ol
=MA$xz3 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： @hp@*$#& 9 :9 . ik 类似的定义同样适用于复数场 Y*0mC "n}
5G|(od3 4) 包络函数 XfharJ_b
cl[rg j 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： oQAD
3a 其对应的频域谱为： kLK}N>v}X
qn:3s 
A\YP}sG1
~'n3],o? 1) 构建脉冲光源 J'W6NitMr EHmw(%a|+ ry0P\wY} PS:高斯脉冲光谱窗口 +TL5yuA
SRyAW\*LWU 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 -Z9e}$q$,
>yiK&LW^? 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 XX+%:,G
T|[zk.8=E STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) %8s$l'Q;
pKMy:j STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 3U ^E<H
bkTk:-L5: STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) Z$"E|nRN
/SO
4O|b STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) @p~f*b4H?
M|xd9kA^ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 J4EQhu Q
+G)L8{FY( STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 j&~`H:= E
(hr*.NS# 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 `saDeur#X
DvhJkdLB> 
n B>C3e
#l2 KJ7AMK 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 +es|0;Z4yP 
4Q wv:4La PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 F/}(FG<'>I
6) 点击
，进行光程分析 DC+ p
s G*` Y~SJp PS1：左图为相位vs频率图 P3Ocfpf Bp
eb10=Lmj 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) uf q9+}
R<]f[ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 2z#gn9Wb PS1：时间偏移量为33.3656ps re[v}cB
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 Qx<86aKkF 4b5'nu PS:在中心位置处测量光场随波长变化 x`9IQQ
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 rs` "Kz`(
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 &RF*pU>
A}"aH 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 \ ?EnTu.
PS：电场振幅在时域中的分布 A43 mX !g\
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 |&wwH&<[z
A XN%b2 PS:转换为真实的场 uPh/u!
PS：将包络函数转换为真实场 Lgr(j60 s
11) 其它场测量工具 KF!?; q0J
):<9j"Z;At 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 KcPI ,.4{ :^b jn3b PS：在输出光场上划定线段 ?azi(ja
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ';,Rq9-'
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 V
d`}F0WD
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
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cI #! Y 5,vw%F-m
QQ：2987619807
