建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 J"CJYuGW,
WlVl[/qt 使用工具箱：基本工具箱 8l+H"M& |
p,!$/Q+l 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 iEHh{ H(
SoQR#(73HK 自由空间传输距离：10mm i*[n{=*l@
WZewPn>#q VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 uO(w1Q"^
&t}?2>: 1) 脉冲传输 VLvS$0(}Z
/yPXMJ6W~R 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 F4C!CUI :0~QRc-u
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： `DW2spd 2) 复数场 k$7Z^~?Fz
!{UTD+|=N 传输时间用 来表示 &0
\
ci9o
c:4P%({ 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 9Sg<K)Mc
lxb zHlX 脉冲的载波频率为 )e%}b -I'r
AR&:Q4r| 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： DSyXr~p8 t#wmAOW 3) 时间傅里叶变换 smy}3k
QWO]`q`| 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： LBlN2)\@ p9[6^rj x8 类似的定义同样适用于复数场
R= 5 **
[
!%R#+o=F 4) 包络函数 &1^%Nxu1
1TN}G sAj VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： {E_{JB~` 其对应的频域谱为： 963aW*r
O[q\ e<V< 
5 f7zk
5Jk<xWKj 1) 构建脉冲光源 onei4c>@ ot%.M*h- %&blJ6b PS:高斯脉冲光谱窗口 iz^qR={bW
XEH}4;C'{ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 JAb6 zpP
Kuw^qX" 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 !u|Tu4G^
}F=^O[
STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) /R8p]
> 0> STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) %5'6Tj
+Wn& ,?3^ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ,[rPe\w.z
al^!,ykc STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) gBw^,)Q{0Y
A#@_V'a8 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ODw`E9
N3A<:% s STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 cu 9Qwm
M4f;/ `w 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm J
m{
Z=z %$l 
nhT(P`6
|CD"*[j] 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 $K}DB N; 4 
(c\hy53dP PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Xz{~3ih
6) 点击
，进行光程分析 o+ O}Te +g *k*e>l PS1：左图为相位vs频率图 M!m?#x z'c
Zk-~a r PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) *A}WP_ZQ
A$/\1282 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 W#F Q,+0) PS1：时间偏移量为33.3656ps XFw Lz
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 S7iDTG_@t [j,txe?n PS:在中心位置处测量光场随波长变化 <O~WB
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ,I.WX,OR
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 GC@+V|u
U^lW@u?: 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 X* eW#|$\
PS：电场振幅在时域中的分布 %ati7{2!
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 qi[Z,&
kQ>^->w PS:转换为真实的场 GRqT-/n"
PS：将包络函数转换为真实场 Bn?V9TEoO
11) 其它场测量工具 Td\o9
k\)Cw 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性
W m& T<b+s# n4 PS：在输出光场上划定线段 d3Di/Iej
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 k\r(=cex6
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 dR^"X3$
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 D1s4`V -
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QQ：2987619807
