建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Ffp<|2T2_
Um 'r6ty 使用工具箱：基本工具箱 jIs2 R3B
v<U +&D{ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Ghpk0ia%d
l]o)KM< 自由空间传输距离：10mm 'U'#_mYG
86,$ I+ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 !%{s[eO\
3V`.< 1) 脉冲传输 hu+% X.F4
pe1 _E
KU 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 oPA
[vY X@n\~[.B
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： ]\t+zF>&Y 2) 复数场 E[RLBO[*n
Ew kZzVuX 传输时间用 来表示 gwepaW
d4 #Ra% 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 z.7'yJIP#
N%.D j H 脉冲的载波频率为 1"82JN|!
9k@`{+wmZ 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： WrGz` *t+ E8)qL 3) 时间傅里叶变换 32sb$|eQq
uF=x o`=| 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： _~ipO 1* %g>{m2o 类似的定义同样适用于复数场 E |A,NPf%I
_Vq7Gxy$R 4) 包络函数 ohA@ Zm8O
5E+k}S]M$ 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： S -Y(Vn4 其对应的频域谱为： rpNe8"sh
F& 'HZX 
$Di2B A4Di
cCj pQ 1) 构建脉冲光源 Dg LSDKO! [[[QBplJ d[9NNm*htC PS:高斯脉冲光谱窗口 PUN.nt
] PnE% 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 q$Ol" K@
QJG]z'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 j{nkus2
)^&)f!f STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) RhJL`>W`
d\ &jl`8* STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) +"] 'h~W
3o'SY@ 'W STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 8bX\^&N
Ccocv>=Q&J STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) \4SFD 3$&
'7F`qL\/#( STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 Z6 b3gV
C%P"Ds=w0N STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 o4kNDXP#S
-B V&u( 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 XU0"f!23x
} V4 "-;P 
V,uhBMT#
MjI}fs< 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 ` ,(1' 
! UUh7'W4u PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 O'."ca]:5
6) 点击
，进行光程分析 n20H{TA e<^tY0rR& PS1：左图为相位vs频率图 $gZ|=(y&r
mId{f PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) ji( S ?^
-o#0 Yt}3 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 S$"A[ PS1：时间偏移量为33.3656ps Y@.> eS
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 Smk]G))o{ O)5-6lm PS:在中心位置处测量光场随波长变化 B>47Ic
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ? =IbiT
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 #U/B,`= >
HIh oYSwB 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 y&__ 2t^u
PS：电场振幅在时域中的分布 PJ Air8
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 xDr
*|d
`p^M\!h*O PS:转换为真实的场 7*XG]=z/
PS：将包络函数转换为真实场 wq]nz!
11) 其它场测量工具 GZ'h j_2%<
*8XGo 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 V43JY_: "E 2
g7n& PS：在输出光场上划定线段 ~[9 ]M)=O0
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 iCx'`^HnP
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 N7#GK]n%/}
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 w#b~R^U
OClY ,@ C1G Wi4)
QQ：2987619807
