建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 sW 7R&t!G
<!^wGN$f 使用工具箱：基本工具箱 &e q>>
MWGW[V; 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ppIMaP
me@4lHBR 自由空间传输距离：10mm )'(7E$d
-~eNC^t;W VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 j{EN %
uW!',"0ER 1) 脉冲传输 D`3m%O(?
agX-V{l. 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 W0eb9g`s *+h2,Z('a
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：
?:OL8&0 2) 复数场 9mkt.>$
} pE<P;\]k 传输时间用 来表示 )r-t$ L
AQ 3n=Lr 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 WlU^+ctS
"exph$ 脉冲的载波频率为 MGeHccqh2
2'tZ9m K 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： 2MmqGB}YcW }X94M7+-> 3) 时间傅里叶变换 OOS(YP@b
NK]X ="` 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： A 1x?_S"a roY oxF;\ 类似的定义同样适用于复数场 !'(bwbd
=7ul,
4) 包络函数 j K? GB
*[@lp7 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.E?9pL\ 其对应的频域谱为： sL] KBux
%M^X> S\% 
F,EcqM'f
74ma
1) 构建脉冲光源 ENm\1 B P% >J^ :Lqz` PS:高斯脉冲光谱窗口 :VC# \/f
`sOCJ|rc5 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 EaGh`*"w(7
XZhuV< 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 v+A$CGH96
1a 4
[w
STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 8nw_Jatk1
o%X@Bz STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) d-nqV5
ykc$B5* STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) S83wAr9T
E$] 7w4,n STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 4. 2qt
Z5[TmVU STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 F-g(Hk|v
[3h~ y7 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 pB;)H ii\
X>l 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 w%;Z`Xn&u
v`evuJ\3 
\xJTsdd
VXlTA>a } 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 )]~'zOE_ 
n.P$7%G`2 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ' p,QI>
6) 点击
，进行光程分析 =o]V!MW {` Bgxejf PS1：左图为相位vs频率图 Es <id}`
3D70`u PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) 7bOL ,S
5#/" 0:2 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 "MZ j}}l PS1：时间偏移量为33.3656ps Vvu+gP'z.
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 g
&~T X VOH.EK?5 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 <kIg>+
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 xo/[,r R
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 | 9. `qv
N}Ozm6Mc PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 ] >-#T
PS：电场振幅在时域中的分布 . OA_)J7
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 j4 RM'_*G
N 4Yvt& PS:转换为真实的场 c-8Pc ]+g
PS：将包络函数转换为真实场 TMZg GUn
11) 其它场测量工具 Qag@#!&n
+*-u_L\' 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 >v^Bn|_/ g(m 3
& PS：在输出光场上划定线段 Z[:fqv XQ
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 9NvV{WI-1
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 xb$eFiQ
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 *X_ CtjgF
AU@K5jwDwQ v`8dRVN
QQ：2987619807
