建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 )q7UxzE+
AL#4_]m' 使用工具箱：基本工具箱 J Ro?s~Ih
>SPh2[f 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Z87_ # 5
*HE uorl 自由空间传输距离：10mm r'QnX;99T
{ZY+L;e g1 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 g~(E>6Y
oy<WsbnS 1) 脉冲传输 ^&y$Wd]6
34\(7JO 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 } !IL]0 q ,^#yo6-
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： pPd#N'\ * 2) 复数场 V< k8N^
P#=`2a#G 传输时间用 来表示 `{qG1
@v}/zS 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 mZd ,
9
sc, Xw:YO 脉冲的载波频率为 _h}kp\sps
M|:UwqV> 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： | 4'Y/re S)D nPjN{ 3) 时间傅里叶变换 M (/r%-D
B^g ?=|{ 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： )7h$G-fe 2 RSt)3!}, 类似的定义同样适用于复数场 8By|@LO
Ja9e ^`i; 4) 包络函数 l\C.",CEcc
6F e34n]m 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： pR~U`r5z 其对应的频域谱为： i':C)7
fka c_X$7 
eUg~)m5G
wiiCd 1) 构建脉冲光源 D*lKn62 K.0:C`C 2k=# om19 PS:高斯脉冲光谱窗口 X 7 rMeu
Hro-d 1J7 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 #'y#"cmQ.
aTt 12Sc 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 I"GB <oB
9g< 7i STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) x9JD\vZ
=uS9JU ^ E STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) @H= :)* ;
Ftr5k^! STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 9E6_]8rl
o,)?!{k} STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) #)nSr
}"|K(hq STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ajEjZ6
n^g|Ja STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ]iU x p+
7V e1]) u 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 sc}~8T
0.@&_XTPl 
V{!J-nO
LA}S yt\F 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 B\o Mn 
T: =lz:}I PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 (^Y~ /
6) 点击
，进行光程分析 j3{D^|0bP G U( _ PS1：左图为相位vs频率图 {y_98N
vbyH<LPz5 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) Tu).K.p:
5? ]hd*8 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 24z< gO PS1：时间偏移量为33.3656ps G?Q3/y(
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 `ojoOB^L 2h5 nMI]' PS:在中心位置处测量光场随波长变化 f, 018]|
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 )p<ExMIxd
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 hHV" ;bk
M`,) w i 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 &E.^jR~*
PS：电场振幅在时域中的分布 ?#}N1k\S
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 |#]@Z)xa
x-^`~ p PS:转换为真实的场 JvVWG'Z"
PS：将包络函数转换为真实场 3h$6t7=C
11) 其它场测量工具 .y!<t}
v|dBSX9k0 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 tMf}
RBs-_o+ % PS：在输出光场上划定线段 Y^$X*U/q%U
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 {>hC~L?6
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ;D FSzbF`
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 j +$rj
r]:(Vk]| F &,{fw@#)_
QQ：2987619807
