建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 OD<0,r0f,
s>z$_ 使用工具箱：基本工具箱 Jhu <^pjs
dgPJte%i 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 avxI\twAU
bep}|8,#u 自由空间传输距离：10mm W L-+;h@VQ
en>d T VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 VpSk.WY/ e
q]q(zUtU 1) 脉冲传输 8=ubMq r[
TN3, \qgV 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 2pFOC;tl ~L Gkc
t
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： Yf Udpa0 2) 复数场 LB %_FT5
hk4f)z 传输时间用 来表示 Z y@35;r
06*R)siC 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 quk~z};R>\
:Bp{yUgi@ 脉冲的载波频率为 D4'"GaCv
(WiA 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： "{;]T B#o(21s 3) 时间傅里叶变换 Pa 2 HFy2
t+Mr1e 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： 3P Twpq1 f|Kd{ $VO 类似的定义同样适用于复数场 DrbjqQL+.
USu/Y29 4) 包络函数 kbBD+ *
k6rX/ocu VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： nS[0g^} 其对应的频域谱为： =]oBBokV
vIG8m@-!&; 
#/sKb2eQ
o1"U'y-9V 1) 构建脉冲光源 E*IkI))X0 td4 *+)'FY DU$ ] e1 PS:高斯脉冲光谱窗口 7>xxur&
(xK=/()}q 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 0*V RFd4
Cca(
oV 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 T
:CsYj1
+xRja( d6 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) i\2Mph S
AQ. Y-'\t STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) /a17B
NFY,$ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) s2g}IZfo
yXY8 o E STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) NAV}q<@v
X;sl?8HG!< STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 K"eR 6_ k
<VB STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 T 2Cdw\
#^< 7VS!x 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 J5k \R+\H
g]i WD;61 
*gHOH!K,S
`j[)io 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 : <gmgI 
Rg<y8~|'} PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ^SxB b,\
6) 点击
，进行光程分析 2uS&A
\ ;z#D%#Ztq PS1：左图为相位vs频率图 0@,,YZ f
o; 6\ 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) 0KnlomuH2
?A(=%c|,g 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 T{]Tb= PS1：时间偏移量为33.3656ps /-E>5 w U
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 RoM'+1nP:# 5'\/gvxIC PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ho#] ?Z#
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 eL^,-3JA(]
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 .,l ?z
Mb3,! 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 8l>/ZZ.NXi
PS：电场振幅在时域中的分布 WXNJc
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 "<3PyW?zt
!rb)Y;WQt PS:转换为真实的场 CeR4's7
PS：将包络函数转换为真实场 gO< >L0,j
11) 其它场测量工具 ; z :}OD
j !&g:{ e 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 X )f j& \PU|<Ru. PS：在输出光场上划定线段 9g J`H'
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 =4
&9!Z
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 $&n!j'C:
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 `iv,aQ '
:b^tu 8E R JnRbaC
QQ：2987619807
