建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 3]&le[.
9T2y2d !X 使用工具箱：基本工具箱 aCfWbJ@qiG
M pz9}[`3g 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 b>}
)G7b}
vXak5iq>X 自由空间传输距离：10mm _?Ly7*UML
D~2n8h"2ye VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 _Q b ].~
(3j f_ 1) 脉冲传输 btDTC 9O
kWC xc0 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 '^' PdB mF>{cVTF
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： X9&>.?r 2) 复数场 D3+<16[,
_( QW2m?K 传输时间用 来表示 &5%~Qw..
1CUI6@Cz) 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 >5 t]Zlb`
5E${ 脉冲的载波频率为 a{ .-qp
PoRP]Q*n 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： 0p*Oxsy SU. $bsu 3) 时间傅里叶变换 wZj`V_3
x*:"G'z T 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： (J
j'kW6G6 "(p&Oz 类似的定义同样适用于复数场 &sJ6 k/ l
b>& 3 XDz 4) 包络函数 fV!~SX6S
@8cn<+"b 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： }e>OmfxDBt 其对应的频域谱为： *M6j)jqV
] 1q`N7 
Ed# Hilk'
X09i +/ICK 1) 构建脉冲光源 NU 3s^ 8\( iu`B8yI J2!)%mF$ PS:高斯脉冲光谱窗口 UrdSo"%
|O*?[ |`H 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 5RKs 2 eV
VH~ZDZ1P 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 c:-n0m'i
ca' c5*Fs STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) j__l'?s
<07~EP STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) \IOF 9) F
Ge*N%=MX 8 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) sGGi7 %
8y]{I^ z} STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) [tJp^?6 *
0B P=SCi STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 <,&t}7M/:
io7Zv*&T0 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 lt{"N'Gw6
v;Rm42k 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 R1Q~UX]d=
q)RTy|N J^ 
Nbt.y 'd
is{H >#+" 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 bG]?AiW r 
!Ic~_7" PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 LP}'upv
6) 点击
，进行光程分析 o^x,JT rKr\Qy+q PS1：左图为相位vs频率图 fczH^+mI
s<8|_Dt 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) gV-A+;u
{fn1sGA 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 P LK;y PS1：时间偏移量为33.3656ps FivqyT7i
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 %}Z1KiRiX 7"Q;Yi2( PS:在中心位置处测量光场随波长变化 SB^xq
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 h:r: qk
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 E&\ 0+-Dw
Q'Y7PG9m~ 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 <a& $D
PS：电场振幅在时域中的分布 P?<G:]W
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 d-B,)$zE
Dx G8`} + PS:转换为真实的场 uL=F K
PS：将包络函数转换为真实场 [f`7+RHrd
11) 其它场测量工具 r f
=Wq_
N?c!uO|h| 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 le~p2l#e +\25ynM PS：在输出光场上划定线段 A 7zL\U4
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 1-8 G2e
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 4u7^v1/
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 ,xy$h }g
d0 8:lYQ qyR}|<F8*
QQ：2987619807
