建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 )-^[;:B\k"
-0>s`r uor 使用工具箱：基本工具箱 f0 "_ {\
^\g?uH6k U 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 5
51p*
B2
\[L| 自由空间传输距离：10mm j5!pS xOC
?/}-&A" VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 6vf <lmN
, SH^L|I 1) 脉冲传输 \[<8AV"E-'
hH_\C.bL 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 R c r<!/!}fE,
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： jIjW +D` 2) 复数场 S z-TarTF
G;AJBs>Y} 传输时间用 来表示 O |0V mm
1pM>-"a8j 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 ZVDi;
Y2W{?<99 脉冲的载波频率为 VJS1{n=; k
8=-#LVo~c 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： OjsMT] Lkl b 3) 时间傅里叶变换 R=
.U bY
og`g]Z<I 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： c/}-pZn< ZM_-g4[H 类似的定义同样适用于复数场 ;R7+6
grE'ySX0 4) 包络函数 7~H"m/;U&
En ]"^* 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： KouIzWf. 其对应的频域谱为： zKFiCP
K
%<\t N^rP 
!RwMUnp
QeQxz1 1) 构建脉冲光源 9s#*~[E* 3XhLn/@ &/$3>MD2` PS:高斯脉冲光谱窗口 &{S@v9~IT
@6V kNe9 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 uo3o[ H&#
QJ,~K&? 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 +<'>~lDg
&XB1=b5 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ' pfkbmJ
s[%@3bY!7 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) G& @_,y|
K<p)-q STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 1 Ay.^f
S+u@
Q} STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) B:fulgh2ni
~Hvf"bvK| STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ?GGBDql
%8lWJwb7u STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 gF nJD R
@!B% y nrG 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm \N.Bx
Tz{-L%*# 
x d!GRJ<I
v dPb-z4 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 2[ 1lwV 
7*@ BCu6 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 v4r %'bA
6) 点击
，进行光程分析 d+]/ 0J!c WB\chb%ej# PS1：左图为相位vs频率图 _^p\
u
@UW*o&pGqL PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) Q$x
3uH\@
sK7b4gmK 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 3u4P
[ PS1：时间偏移量为33.3656ps _.5AB E
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 gZ6tb p,X ZX0!BS PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ^TAf+C^Ry
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 AX6l=jFZx
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 K*N 8Vpz(
Bo ofJ m 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 /;`-[
PS：电场振幅在时域中的分布 5 c1{[
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$zLqz)Vm
j~O"=?7!O PS:转换为真实的场 d 8VFa'|
PS：将包络函数转换为真实场 u=ZZ;%Rvd
11) 其它场测量工具 Duq.`XO
S~V?Qe@&Z 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Te H_DVxj $Fv|w9 PS：在输出光场上划定线段 0 [1/#0$
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 Go PK. E$
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 9Qn*frdY,
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 =]P|!$!}0
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QQ：2987619807
