建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 r{3 `z qo
;77o%J'l 使用工具箱：基本工具箱 7%x+7
xW ZcSIH! 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 CO J!b
%Yn )t3d 自由空间传输距离：10mm .*ovIU8
r4>I?lD VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 "jJ)hk5e
9@a;1Wr/f 1) 脉冲传输 ,^Srd 20
3jVm[c5%] 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 N~KRwsD H ^ "#rDP"v
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： ) CTM 2) 复数场 aw~EK0yU
:pu{3-n. 传输时间用 来表示 ;l4 \^E1
"4AQpD 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 ._nKM5.
D}U<7=\3H 脉冲的载波频率为 BfL Z
3^UsyZ S) 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： ;I@L ll09j Ef 3) 时间傅里叶变换 vj$ 6
N9|.D.#MF 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： w[G_ w:$a meD (ja 类似的定义同样适用于复数场 YU,:3{9,
fb;"J+ 4) 包络函数 c9@jyq_H?
. O.R VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： @h,$&=HY 其对应的频域谱为： <5}du9 @
4^^rOi0 
LkB!:+v |B
jP'b! 4 1) 构建脉冲光源 W>nb9Isp iRtDZoiD' qE:DJy < PS:高斯脉冲光谱窗口 mcG$V0D <{
HwuPjc# 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 =Q />g 6
*v3
| 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 93DB ZqN
eF1%5;" W STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave)
>MrU^t
x@}Fn:c!5 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) @v=q,A8_
2H "iN[2A STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) L:Eb(z/D
y]9U FL" STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) gXJ^o;R>M
Z?mg1 ;Q STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 jy2nn:1#^
PlUjjJU STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 -"H4brj;G
d]`,}vi#E9 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm )c !S@H s
L|w-s4L 
S>E.*]_
elgQcJ99 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 oy: MM 
uJ[Vv4N%9 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ^W'[l al.
6) 点击
，进行光程分析 dR :iUw:V D0i30p` PS1：左图为相位vs频率图 8l0
(6x$
v2sU$M PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) :5J6rj;_
eov-"SJB 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 NkI: PS1：时间偏移量为33.3656ps ):
C4}&l
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 pnJT]?}, !g"9P 7p PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ^ ni_%`Ag
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 5 ZPUY
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 "mK (?U!A
EZBzQ"" PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 p04+"
PS：电场振幅在时域中的分布 U^\~{X
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 Q;nr=f7Ys
It-*CD9
PS:转换为真实的场 p ]=;t"
PS：将包络函数转换为真实场 GR
`ncI$z
11) 其它场测量工具 ze)K-6SKH
\S@6@ UGv 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 #5 7z-x[1 O]eJQ4 XN< PS：在输出光场上划定线段 a0\UL"z#+
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 iZk``5tPE
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 1A-EP@# J
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 ?UDO%`X
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QQ：2987619807
