建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 )w\E^
:rr;9nMR[ 使用工具箱：基本工具箱 Ps=OL\i
t0t" =(d 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 U 8Rko)
8:s"
^YLN 自由空间传输距离：10mm |oCE7'BaP
rm}OVL VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 qRy<W
W6cA@DN$# 1) 脉冲传输 = ^
,|RS]I>X 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 N pu#.)G 0V:7pSC{P
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： Ej |rf Y 2) 复数场 W !.F\H,(
wCT. (d_ 传输时间用 来表示 aH@GhI^@
Buazm3q8H 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 9a4Xf%!F>z
ME'hN->c 脉冲的载波频率为 q0* e1QL
~{- zj 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： 19V u e?e}hF 3) 时间傅里叶变换 Qv~KGd9
e6O +hC]: 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： |#uA(V =Yd{PZ*fR 类似的定义同样适用于复数场 +-8S,Rg@
l]:nncpns 4) 包络函数 Zp:(U3%
%OS}BAh^i VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： h?UUd\RU) 其对应的频域谱为： frsqn vm;+
QPL6cU$&R
){'Ef_/R
6;|6@j 1) 构建脉冲光源 %5) 1^ 0[ (Z48 ,_ zivUU PS:高斯脉冲光谱窗口 AC`4n|,zJ;
os<YfMM<:/ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 }a=<Gl|I;w
T ~=r* 4 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 0Fd<@w Q0
a?63 5*9K STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ?\_\pa/+
oRJ!J-Z] STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) UJ hmhI
km%c0: STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) PAYbsn
>%x N?% STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) G {wIY" ~4
N*vBu ` STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 CJn{tP
c,wYXnJ_t STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 :K-05$K
y,D@[*~Xb 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm rGN Yu\\
% 3"xn!'vf 
wNNInS6
olHT* mr 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 MM+x}g.? 
U- b( PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 nU^ -D1s{
6) 点击
，进行光程分析 4Z'/dI` nTG @=C # PS1：左图为相位vs频率图 >
T$M0&<
8ClOd <I 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) H<Ne\zAv
QQ*` tmy 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 E.ugr]) PS1：时间偏移量为33.3656ps "L?h@8sa
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 c8@zpkMj/ g ?TPRr~$9 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 pZVT:qFF
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 b8QQS#q)V
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 G}| !J dr
IdHyd Y1 PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 5c 8tH=
PS：电场振幅在时域中的分布 9 )y7K%b0
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 Fl{@B*3@w
j=q*b Qr PS:转换为真实的场 xJ&E2Bf
PS：将包络函数转换为真实场 4lVvs(W?
11) 其它场测量工具 Bv=
'<$!?=" 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ` FJ2
? uPbGQ :%} PS：在输出光场上划定线段 6 h?v/\
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ryC7O'j_P
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 88]4 GVi
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 vzXfJP
oJ:\8>)9 XABB6J ]
QQ：2987619807
