建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 a O"nD_7
[5RFQ! 使用工具箱：基本工具箱 hVT=j ?~
:kp 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 \4\\575zp'
E+^} B/"
自由空间传输距离：10mm (2O} B.6
2vh!p ez_ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 BqLtTo ?'
8CnI%_Su 1) 脉冲传输 7+D'W 7Yx
|oBdr yi 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 /,rF$5G, aV?}+Y{#
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： 2#n$x*CY 2) 复数场 ld!6|~0U
/v
bO/Mr 传输时间用 来表示 `jUS{ 3^
EMW4< na[ 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 Cb@S </b
(}~ eD 脉冲的载波频率为 Z0F>"Z _qn
G3_mWpp 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： 4ye`;hXy ](9{}DHV 3) 时间傅里叶变换 {M)3GsP?
DX%8. @ 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： Ghq'k:K, a_pCjG89 类似的定义同样适用于复数场 !7 ZfT?&
Ltic_cjYd? 4) 包络函数
];b!*Z
t7!>5e)C} 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： ktw!T{ 其对应的频域谱为： #a'x)$2;R|
7>2j=Y_Kp 
j3rv2W\
,I2re G 1) 构建脉冲光源 L>5!3b=b M;p q2$ %B {D PS:高斯脉冲光谱窗口 vq0M[V y
^zWO[$n}tP 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 YAC zz nN
zy/tQGTr@ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 uDE91.pUkr
[^(R1K STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) vn%U;}
XM@- Y&c$A STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) yz2oS|0 '
li_pM!dWU_ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) m"|(w`n]E+
S9"y@F
< STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 3R=3\;
P"PeL B9K STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 =iK6/ y`
VrGb;L'[ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 FU qhSW
0Li'a{n 2 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 dpGQ0EzH^
5.K$
X$+7} 
ux 79"5qb
0[!gk]p 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 norc!?L 
ZhbY, wJ, PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 agxSb^ 8tF
6) 点击
，进行光程分析 =
a.n`3`Q 7E75s)KH PS1：左图为相位vs频率图 UVBw;V
a9EI7pnq 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) dG~B3xg;5i
|3T|F3uEX
7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 wyzBkRg. PS1：时间偏移量为33.3656ps !q6V @&
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 X @jYQ. < ,cIc]eX PS:在中心位置处测量光场随波长变化 +u iH0iGS
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 9@z|2z2\G
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 gS< {ekN
R
EH&kcn 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 L z>{FOR
PS：电场振幅在时域中的分布 - 2na::<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 [@) z $W
E~@HC 5.M PS:转换为真实的场 H.mQ bD`X
PS：将包络函数转换为真实场 b;;Kxi:7$}
11) 其它场测量工具 Y <i}"eI*
' /< b[ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 JHh9> .1 Rb}&c) 4 PS：在输出光场上划定线段 :8| 3V~%m
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 nTy,Jml
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 K8 4cE
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 6M vR R
;s
B:s9M .L{+O6*c
QQ：2987619807
