建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 JBdZ]
M_V\mYC8I 使用工具箱：基本工具箱 5gg_c?Vh/
H~+D2A 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 0-EhDGa]r
lY_ E=K] 自由空间传输距离：10mm TuphCu+Oh
GLA,,i'i9 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 O qDLb
|jW82L+!N% 1) 脉冲传输 pB{QO4q n
y ";{k+ 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 F#@Mf?#2
3|%Q {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： mFOuE 5 2) 复数场 .eW}@1+[;
: L ` 传输时间用 来表示 qgw:Q
)cB00* / 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 wo84V!"A
bF:vD&Sf 脉冲的载波频率为 >t u3m2
\`r5tQ r 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： YMnG-'^Z m.-l&@I2/< 3) 时间傅里叶变换 PdJtJqA8h\
,T_HE3 K 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： V4f ~#Tp h< i.@& 类似的定义同样适用于复数场 y[S 5
'=@O]7o~ 4) 包络函数 di`Ql._M
@! ^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： 2t\a/QE)E 其对应的频域谱为： Q4-d2I>0
R_.C,mR ? 
[zIX&fPk$
"ji4 x y 1) 构建脉冲光源 =)"60R7{ |4pE"6A Zs e3e PS:高斯脉冲光谱窗口 Bm"jf]
J@(=#z8xS 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 Lp20{R
ow]S 3[07 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 p0? X R
25*/]i u STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) EUmQn 8
U/Z!c\r STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) MOP
%vS
-MJ6~4k2 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ,\4@Ao
A1Mr STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) V :)k@W?P
w<&N n`V STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ;2kiEATQ
1
fXvJ3w( STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 [oKc<o7)~"
jwyJ=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 %JBp~"
~UB@IV6O 
37x2fnC
,sP7/S)FR 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 d%VGfSrKq 
8b !&TP~m1 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 h" Yi '
6) 点击
，进行光程分析 1[D~Ee p 5 2/^>=t PS1：左图为相位vs频率图 :e ?qm7 cB
9
Bz ~3 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) }E[S%W[
,* ?bET
$ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 8#2PJHl; PS1：时间偏移量为33.3656ps Xl; u
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 fOm=#:O EN` -- ^ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 b)(#/}jMkD
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Xgn^ )+V:
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 m[! t 7e
c_x6FoE;L 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 :g}WN
PS：电场振幅在时域中的分布 [?)}0cd0
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 ?W1(
@.
&48wa^d PS:转换为真实的场 V9I5/~0c
PS：将包络函数转换为真实场 5'?K(Jdmp
11) 其它场测量工具 hZVF72D26
k+'Rh'> 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 4 (& W>E q El :2 < PS：在输出光场上划定线段 zIf/j k
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 o>311(:
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 xV}E3Yj2#
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 l131^48U
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QQ：2987619807
