建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 8:c[_3w
zrYhx! @ 使用工具箱：基本工具箱 ia !t~~f
_W]qV2j 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 h32QEz-+
(i4=}Kn2 自由空间传输距离：10mm g+h)s!$s B
3# G;uWN- VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ML?%s`
cA_77#<8 1) 脉冲传输 ]MJyBz+k
&U:bRzD 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 ,w%cX{ }MAvEaUd
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： *Iv.W7 [ 2) 复数场 Gqvnc8V&
wb^Yg9 传输时间用 来表示 FWqnlK#
a=bP 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 \ } ,="
.RocENO0 脉冲的载波频率为 ,Oojh;P_
W,~s0a ! 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： b'Cy!d r 6F PGQ0q 3) 时间傅里叶变换 7e $\|~<
p] kpDx[9 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： yIC.Jm D* /VB n 类似的定义同样适用于复数场 NQS@i'W=g
fF !Mmm" 4) 包络函数 Iw(2D(se
>o #^r; VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： W tF 其对应的频域谱为： pC,MiV$c"
`= b)fE 
]Cy1yAv={
xi= Z<G 1) 构建脉冲光源 /C"dwh"`` l<
8RG@ 4~-"k{Xt PS:高斯脉冲光谱窗口 v{4K$o
9M o(3M 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 dA-ik
Omo1p(y 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 !
7,rz1s73
0 ]
e= STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) U085qKyCw
`-!t 8BH STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) \IY)2C<e
`9M:B& STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) _U)BOE0o
P6w!r>?6N STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) RE/'E?G
l]R O' STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 N}x \Ll
A2 r 1%}{ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 |0 YDCMq(
J =o,: 3" 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm g/ONr,l`-
+^$FA4<~ 
E>~DlL%
I$sJ8\|gw' 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 9ui_/[K 
a Rg/oA4} PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 @? 4-
6) 点击
，进行光程分析 k&|L"N|w TV)bX PS1：左图为相位vs频率图 Lf _`8U x
o>x*_4[ PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) i/;Ql, gm
],ioY*4G 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 jSVIO v: PS1：时间偏移量为33.3656ps |@KW~YlE
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 uP bvN[~t tqy R ~ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 6QVdnXoG/
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 nQ >?{"
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 GkqKIs
x z mg'Br PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 yVd}1bX
PS：电场振幅在时域中的分布 1HYrJb,d
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 G3]TbU!!T
In)8AK(Hw PS:转换为真实的场 En$-,8\%
PS：将包络函数转换为真实场 ; V)pXLE
11) 其它场测量工具 Yt79W
*gMo(-tN 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 !-1UJqO 5X>b(` PS：在输出光场上划定线段 o /273I
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 #7/;d=
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ^eke,,~
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 0Q>f,}W%>
c p.c$ q_PxmPE@3v
QQ：2987619807
