建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 38w^=" -T
EXSJ@k6=8s 使用工具箱：基本工具箱 sa.H,<;
:ts3_-cr 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 6_`Bo%
'Ix@<$~i3F 自由空间传输距离：10mm GN_L"|#)=
(2b${ Q@V VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 &2W"4SE]6
B{/og*xd*1 1) 脉冲传输 )c11_1;
Zn9u&!T& 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 GQ1/ pys b+~_/;Y9
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： ZUS-4'"$ 2) 复数场 !.UE} ^TV
ST{Vi';} 传输时间用 来表示 }#7 l-@{<
qm_l#
u6 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 j Rg/N_2'2
ho=!Yy 脉冲的载波频率为 ]T)N{"&N/
y,:W Lk~ 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： n3p@duC4 T`e`nQ0nn 3) 时间傅里叶变换 RI*n]HNgy+
6 /<Hx@r ( 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： &5y aL:|Dr3SX 类似的定义同样适用于复数场 1%_RXQVG
$.D )Llcq 4) 包络函数 1@Jp3wW
@XJ7ff& 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： a]p9 [Nk 其对应的频域谱为：
uF<34
6,5h4[eF* 
MFROAVPZ5
S
TWH2_` 1) 构建脉冲光源 }.o.* N t"B3?<?] s~{rC{9X PS:高斯脉冲光谱窗口 cg {5\ Vl
K~d'*J- 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 kTH"" h{
9`Qa/Y! 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 $1ovT8
=0?5hxM d STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) [~8U],?1
(9`dLw5 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ^N^G?{EV/#
+.~K=.O) STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) kSV(T'#x
)n)AmNpq
STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) wn@~80)$
(2eS :1+'8 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ,marNG
,<
g%}P/ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 [y8(v ~H
E#_/#J]UQn 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 |fKT@2(
l)\Q~^cxd 
<-.@,HQ+
Ja~8ZrcY 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 Q crhgR 
se.HA PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ogIu\kiZ
6) 点击
，进行光程分析 w)ki<Dudg `V9bd}M%~; PS1：左图为相位vs频率图 ?;o J=.T
WSMpX -^e@ 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) +c /!R|h=S
$e+4Kt
, 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Vz0 (D PS1：时间偏移量为33.3656ps p0W < K
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 ^.:&ZsqV eGT&&Y PS:在中心位置处测量光场随波长变化 3UXZ|!-
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 b_`h2dUq
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 Gx$m"Jeq\
.tKBmq0xo" 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 =CO Qv= GT
PS：电场振幅在时域中的分布 G>"n6v'^d
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 8o+:|V~X
2 T} >9X PS:转换为真实的场 0rL.~2)V
PS：将包络函数转换为真实场 \)5mO 8w
11) 其它场测量工具 sSfP. R
_`p-^ I 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 p>eYi \' pq
r_{ PS：在输出光场上划定线段 Ej)7[
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 3\4e{3$
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 cz,CL/rno
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 hiibPc?I
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QQ：2987619807
