建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 j F/S2Ty2
{ w sT 使用工具箱：基本工具箱 ?A*!rW:l;
3T4HX|rC 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ('Uj|m}9
. _`rh 自由空间传输距离：10mm 4 i^WE;|s
PB8g4-?p6 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 }N$f=:iI
c/v|e &q 1) 脉冲传输 *)6\ V}`
X;l/D},. 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 PiCGZybCA uLPB l~Y
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： af9KtX+ 2) 复数场 lI.oyR'
|5X[/Q*K`W 传输时间用 来表示 $AE5n >ZD$
1+XM1(|c` 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 0 _MtmmL.
5$cjCjY 脉冲的载波频率为 '\xE56v)F
RwOOe7mv 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： |g!d[ct] Z*UVbyC 3) 时间傅里叶变换 hh*('n>[
jC{KI!kPt 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 7C,giCYU 6y MZ2% 类似的定义同样适用于复数场 u'>94Gm}
5r~jo7 4) 包络函数 !jSgpIp
6pbCQ
q VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： @DY"~c cH 其对应的频域谱为： 1
ptyiy
[(5. ? 
0< vJ *z|_
DZnqCu"J 1) 构建脉冲光源 xy"'8uRi L CtVM70 HK~SD: d PS:高斯脉冲光谱窗口 #vga
qe9
)`R}@(r. 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 #ye`vD
)Se$N6u- 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 6L$KMYHE
s8>y&b. STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ; teM^zyI
GJ r mK STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) -`* 'p i
iRlZWgj4^ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 9 i/
(
<<A#4!f STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) U$& '> %#
e(|Z<6 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 83 t/ \x,Q
4_ U"M@ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 :W1?t*z:[
}^&f { 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 62zu;p9m
?{ ^_z_, 
rz
k;Q @1
;<m`mb4x[ 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 d!0rq4v7 
~i>DF` w$ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 5}ftiy[Yc
6) 点击
，进行光程分析 w3);ZQ| 4d PTrBQ? PS1：左图为相位vs频率图 1*dN. v:5
kex V~Q 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) xwof[BnE Z
W3/bM>1 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Q/
.LDye8 PS1：时间偏移量为33.3656ps 9|Jv>Ur=)2
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 |y eQz V@k+RniEO PS:在中心位置处测量光场随波长变化 PD.$a-t
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 )-Hs]D:
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 J#F5by%8
/u4RZ| &as 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 ` 7: uc@
PS：电场振幅在时域中的分布 u5k {.&
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 j2_j5Hgo
S i?s69 PS:转换为真实的场 5bu W\_G)
PS：将包络函数转换为真实场 bkD VW
11) 其它场测量工具 v4"Ukv
m] >zdP+ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 h'
!C Mp|Jt PS：在输出光场上划定线段 e>Z& 0lV:
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 y2#>a8SRS
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ? `Yu~a{
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_Slg&S
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QQ：2987619807
