建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 @U;U0
AW qc?K@ 使用工具箱：基本工具箱 n! >#o 1Qr
B<A=U r 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 kl90w
1}$GVb%i 自由空间传输距离：10mm 3"pl="[*
iOO1\9{@ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Z%uDz3I\Q"
i H^Gv * 1) 脉冲传输 my |UlZ(qg
> dTJ 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 ]rs7%$ZW e#uk+]
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： UFED*al# 2) 复数场 =rrbS8To=
\1p_6U7 传输时间用 来表示 (6WSQqp
| 4XR [eX 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
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UQ ~7,D`=# 脉冲的载波频率为 ).Ei:/*j
hR] AUH 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： rLfhm
Ds%u >;;tX3( 3) 时间傅里叶变换 6.! 3g(w
: cmQ
w 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： U;_b4S: cVR3_ e{&H 类似的定义同样适用于复数场 ~ <%/)d0
FZEK-]h. 4) 包络函数 J0 1Y%W
,a$ ?KX
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： `y2 6OYo 其对应的频域谱为： {\ ?zqIM
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2g6G\F 1) 构建脉冲光源 -bamNw>| b,U3b})( #>|l"1 PS:高斯脉冲光谱窗口 o H/4opV
lD8&*5tDmP 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 :\*<EIk(
*|f&a 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 #nE%.k|R~
QL>G-Rp STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) I$Q%i Z{
OAc*W<Q 0 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ICD(#m
)V^J^1 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) s<I[)FQVr
)p-B@5bb STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) # $:ddO Y
P&/PCSf STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 7L[HtwI
U}xQUFT| STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 OE!:`Bo3T
p_$03q>oQ 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 wX6VapFboI
v^aARIg 
t6;Ln().Hw
+igFIoHTM 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 ,.` ";='o 
L&qzX) PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 fW Vd[zuD4
6) 点击
，进行光程分析 B.&ly/d J!,5HJh1 PS1：左图为相位vs频率图 "v -\nAu
E[J7FgU)<S 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) #F5O>9hA
byM/LE7) 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 i=%wZHc; PS1：时间偏移量为33.3656ps ,MwwA@,9-
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 {A4"K X(U GEq?^z~i PS:在中心位置处测量光场随波长变化 w%cd $"EH
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 3ug{1 M3
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 GLA,,i'i9
jRK<FK 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 /Cr0jWu
_
PS：电场振幅在时域中的分布 pi? q<p%
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 %FGPsHH
\$s<G|<P PS:转换为真实的场 qgw:Q
PS：将包络函数转换为真实场 E/:<9xl
11) 其它场测量工具 Wx~ 0_P
qt+vmi+~ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 m.-l&@I2/<
yowvq4e PS：在输出光场上划定线段 Os 9 xZ
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 y[S 5
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 i NzoDmE*
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 ofl3G
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A\lnH5A BBnbXhxZ
QQ：2987619807
