建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 !UW{xHu
j#JE4(& 使用工具箱：基本工具箱 }[8Nr+y
C9}m-N 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 !Zma\Ip
Z<n%~z^ 自由空间传输距离：10mm + hKH\]
8cv [|`< VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 rH5'+x K
h@"u ==0 1) 脉冲传输 SoJ'y 6
LwS>jNJx 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 {1]/ok2k5 jq"iLgEMO
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： 9Z;"9$+M 2) 复数场 Hy0l"CA*|
!ie'}|c 传输时间用 来表示 wf=M|
#}_
t A6x 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 pxi/ ]6pw
- p2 =?a 脉冲的载波频率为 n8vteGQ
XH{P@2~l 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： R=u!Rcv R [^GXHE= 3) 时间傅里叶变换 &Eqa y'
0R[onPU_vZ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： :OvTZ ?\
{]=oOy1 类似的定义同样适用于复数场 'Xw> ?[BB
%44Z7 4) 包络函数 %K|+4ZY3
? v$kq}Rg 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： VUE6M\&z> 其对应的频域谱为： T~(AXwaJ
Bfz]PN78.G 
qz2j55j
.B|a.-oA4 1) 构建脉冲光源 a}#Jcy!e "T,^>xD Z>+Tzvfud PS:高斯脉冲光谱窗口 #:6gFfk0<
i4 Vv6Sx1 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 x9{&rl dC
#3m7`}c 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 C].w)B
); <Le6 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) iS%m d
^~:&/ 0 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) xIh,UW#
E5U{.45 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ;^`W X}]C(
xp<p(y8e1d STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) @+`">a8} ,
Kc[Y .CH STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ~'aK [ 3
" ,&c"r4c STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 >'GQB
6*92I 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 vx&jI$t 8
v%6mH6V 
[hT|]|fJS;
C@ 8WY 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 UPI'O % 
|Q _]+[ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 [)&( zJHX
6) 点击
，进行光程分析 z8"(Yy7m eGJ}';O,g PS1：左图为相位vs频率图 t:h~p-&QB
yF#:*Vz> PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) zu8l2(N
~
[4oA$[a| 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 \H srUZ~ PS1：时间偏移量为33.3656ps 9WH
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 b jq1", "ccP, #Y PS:在中心位置处测量光场随波长变化 |G QFNrNx
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 M9aVE)*!I
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 ?TXe.h |u
iA[WDB\|0 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 />i~No#Xm
PS：电场振幅在时域中的分布 MSMgaw?
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#;>+7R
* ydU3LG7 PS:转换为真实的场 HAi' 0%"
PS：将包络函数转换为真实场 -'9sn/
11) 其它场测量工具 /` j~r;S
z'FJx2 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 XZk?aik}` \?9{H6<= PS：在输出光场上划定线段 n #|p R2
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 =
+=k(*
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 uk(|c-_]~c
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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QQ：2987619807
