建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 F7")]q3I~
U.{l;EL:T 使用工具箱：基本工具箱 xooY' El*#
e$Y[Z {T5 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ,C {*s$
Pl-5ncb\ 自由空间传输距离：10mm B^%1Rpcn
-R>}u'EG> VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 l1]p'Liuu
rWh6RYd<T 1) 脉冲传输 5Zw1y@k(
cQ: "-!ff 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 9 C t` OCy0#aPRS
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： :iR \% 2) 复数场 7RDDdF E!
. @Ut?G 传输时间用 来表示 LK"
bC
,7XtH>2s 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 2DD:~Tbi
kM`l 脉冲的载波频率为 .d/: 30Y
1
y} 2+Kk 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： 6oSQQhge V<HU6w 3) 时间傅里叶变换 8}w6z7e|{
ln Gq :- 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： $BmmNn#
fI \9\x 类似的定义同样适用于复数场 `"@ X.}\
_lW+>xQ 4) 包络函数 a(]`F(L
.Wi{lt VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： `pd&se'p 其对应的频域谱为： g]UB Z33y
PCn Q_A-Q 
wB>r (xQ'
Jx#k, Z4 1) 构建脉冲光源 DP/J (>eG #}^-C&~ |
nJ Zie8m PS:高斯脉冲光谱窗口 2FD= lR?6
kj5Q\vr) 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 .k4W_9
|lH;Fq {\ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 drwgjLC+
;d$qc<2uA STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) :ug4g6;#H0
p1c3Q$>i STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) FZiW| G
c.\O/N
STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) G1 o70
I &* _,d STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ?t@ v&s
hl&-\ dc+ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 +MK6zf
iA_8(Yo STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 N?dvuB
e 7u^mJ 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm *sQcg8{^
m\ /(w_/? 
zq5'i!s !0
Q
'(ihUq*k 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 aKF*FFX 
&p<(_|Af PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 HEqWoV]{d
6) 点击
，进行光程分析 cD1o"bq &@"]+33 PS1：左图为相位vs频率图 O$`UCq
OEr:xK2T 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) a=G M[{og
,G^[o,hS 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 xa( m5P PS1：时间偏移量为33.3656ps $ N$ FtpB
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 z41_oG7 R 4%P:qM PS:在中心位置处测量光场随波长变化 [-*F"}D,
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 /.5;in
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 >zY \Llv
f<y& \'3 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 2=PBxDs;
PS：电场振幅在时域中的分布 WKA'=, `v
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 @E`?<| B}
I.}1JJF* PS:转换为真实的场 T#:F]=
PS：将包络函数转换为真实场 E(<LvMiCa
11) 其它场测量工具 g ( 0;[#@
")s!L"x 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 5T4"j;_.BL dw@E) PS：在输出光场上划定线段 cTZ)"^ z!
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 aI#4H+/
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ST1Ts 5I
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 Mj0Cat=
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QQ：2987619807
