建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 q[&Kr+)j
V `Cy x^P 使用工具箱：基本工具箱 Q^(CqQo!<
! g@K y$ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 o,6t: ?Z
U#jz5 <r 自由空间传输距离：10mm uJw?5kEbv<
v K',!1]y VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 5\+*ml
FK _ ZE> 1) 脉冲传输 ,Z
q:na
4t,
2H" M 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 a:BW*Hy{\ |P
>"a`
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： A)f-r 2) 复数场 VOEV[?>ss
u]yy% @U1 传输时间用 来表示 G:AA>t
uo#1^`P 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 >q"dLZ
AV5={KK 脉冲的载波频率为 p=' j/=
-DI
>O/ 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： Xw?D N*`L &dyQ6 i$], 3) 时间傅里叶变换 Tag f7tw4
BEDkyz;: 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： TnF~'RZYb L&p R# 类似的定义同样适用于复数场 W/Dd7 G#IC
{9@D zP 4) 包络函数 J"`VA_[
Rb6BY-/J VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： y]db]pP5 其对应的频域谱为： OoB|Eh|),
F%w! I 9 
RkYdK$|K
IMf|/a9- 1) 构建脉冲光源 +_5*4>MC [l}H:%O, uNyU]@R<W PS:高斯脉冲光谱窗口 ;_<~ 9;
c4H6I~2Na 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 \5ls
<=S.
z|#*c5Y9w 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 \Zj%eW!m
E'08'8y STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) %e
iV^>
V]H(;+^P STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) irt9%w4"
H$`U]
=s| STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) z !K2UTX
cY?|RXNmZ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) M':-f3aT%
~+Wx\:TT STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 4 &bmt
wm5&5F4: STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 WVP?Ie8
LU6R"c11 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 Kb; *"@LX
JwG(WLb: 
lC5zqyG
Y@FYo>0O 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 T`# nn| 
N :`_Vl PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 u?,>yf.;s
6) 点击
，进行光程分析 <cTX;&0= wd` p> PS1：左图为相位vs频率图 @)pC3Vi^
+hRy{Ps/ 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( 14g
rJiF2 W 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 T+ Yv5l PS1：时间偏移量为33.3656ps b|i4me @
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 e$9a9twl a*p|Ij PS:在中心位置处测量光场随波长变化 }a" =K%b<\
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 qiz(k:\o
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 8m0*89HEu
?`RlYu PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 }?2X
q
PS：电场振幅在时域中的分布 "5 1/,D
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 A@?0(
Uh /=HNR PS:转换为真实的场 @`[e1KQ
PS：将包络函数转换为真实场 +$ C9@CZM9
11) 其它场测量工具 Cu@q*:'
dA<%4_WZty 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 |k}<Zz1UM :!Ci#[g PS：在输出光场上划定线段 =%` s-[5b
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 An_(L*Qz
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 P0 0G*iY~\
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 jf)cDj 2
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QQ：2987619807
