建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 g ;Ugr8
h1S) B|~8 使用工具箱：基本工具箱 [pU(z'caS
FWu:5fBZY 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 ;?u cC@
y],op G6 自由空间传输距离：10mm |mMsU,*gB
=mL p g4 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 &en2t=a
}"+"nf5h 1) 脉冲传输 xY?p(>(
g7323m1= 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 (A=PDjP! QyCrz{/
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： A@o7 2) 复数场 G +#bO5
|6^a[x3/U 传输时间用 来表示 _wX T9`|3
o L9<Fi 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 }Rz,}^B
n
^9?(a4u 脉冲的载波频率为 1tTP;C
l#
`XF[ A8@h 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： H,
3Bf ([<{RjPb 3) 时间傅里叶变换 M gP|'H3\
`IlhLv 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： X8v)yDtw (}F@0WYT^O 类似的定义同样适用于复数场 K
'I6iCrD
^/Hf$tYI!` 4) 包络函数 n' ,7=~
: F3UJ[V 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： bq5ySy{8 其对应的频域谱为： Pg.JI:>2Ku
@|;[
;:h@ 
M#Z^8 (
G[e,7jev 1) 构建脉冲光源 pS-o*!\C. w}6~t\9D *0oa2fz% PS:高斯脉冲光谱窗口 !^A y !
)J]NBE:8 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 c|:EMYS
/Q W^v;^ 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 Vel(+HS
V}vL[=QFZ( STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) %{'[S0 @Z
E9k%:&]vd STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 1c/<2 xO~
qPi $kecx STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) O:+y/c
"r;cH 5 3 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Tq* <J~-
D]d! lMK/ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ^{J^oZ'%~
E\Wd*,/v) STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Z
OAg7
!1S !)# 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm %iPIgma
~eTp( XG 
aiX4;'$x!
Yrf?|, 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 UCm JQJc 
R KMF?: PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口
cMtUb
6) 点击
，进行光程分析 3bLOT#t [$$R>ELYQ PS1：左图为相位vs频率图 MS2/<LD3d
6 V9r[,n 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) kyJKai
CXu$0DQ( 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 3>5gh8!- PS1：时间偏移量为33.3656ps y]i} j,e0L
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 ^eo W+O xH .2P3 !KCL PS:在中心位置处测量光场随波长变化 zB7 ^L^Y
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 l YdATM(h
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 oQ Vm)Bn'R
W }Ll)7(|T PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 T z:,l$
PS：电场振幅在时域中的分布 hYFi"c k
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 1 *#hIuoj'
Vl(id_~ _ PS:转换为真实的场 b!QRD'31'j
PS：将包络函数转换为真实场 $^e_4]k
11) 其它场测量工具 BD .l 5 ~:
px buZ9w2Q 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 vPZ0?r_5W n dB qXS PS：在输出光场上划定线段 ,
P1m#
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 _=[pW2p
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 yk x13|iR
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 IAmMO[9H
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QQ：2987619807
