建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 4[ "$}O5
g%4-QCZ, 使用工具箱：基本工具箱 dScit!T"
V=H8 7 ^b 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 yCf*ts1
Om \?<aul 自由空间传输距离：10mm <ij;^ygYD
i
jg'X#E VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 #]_S{sO
w5 b D 1) 脉冲传输 V/.Y]dN5
S_y!4;]ox 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 erdWGUfQOe HfFP4#C,
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： u#/Y<1gn 2) 复数场 smoz5~
I%h9V( [ 传输时间用 来表示 }mxy6m ,
R.Ao%VT 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 B+ud-M0
c]P`U(q9TV 脉冲的载波频率为 p,* rVz[Y
4l@*x^F 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： ^.& 2-#i +#" CgZ] 3) 时间傅里叶变换 5 UpN/\He
Sy6Y3 ~7 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： %?' jyK RC sQLKqF 类似的定义同样适用于复数场 jQFAlO(E':
@{+c 6.*} 4) 包络函数 C:"Al-
;[R{oW
Nw 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： r{pTM cDS 其对应的频域谱为： s(w6Ldi
ytf. $P 
f]tc$`vb
5}x ^0
L Y 1) 构建脉冲光源 ^w5`YI4 < 6Z] * ce<r ;?"]S/16, PS:高斯脉冲光谱窗口 _Y4%Fv>@
Vahfz8~w/ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 *,.WI )@
bF;g.-.2 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 OGw =e{
ftw\oGrS STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Cu3^de@h
9+)5 #!0 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) H4ml0SS^
=B@owx STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) vn}:$|r$J
UIc )]k% STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) CvW*/d
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ZW{pO:- STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 p^_2]%,QeM
4:GVZR|- STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 sPuNwVX>}I
yANk( 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 x9)^0Hbo
Tp2 `eY5 
' te4mY}
J8>y2rAi 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 Pzb LbH8A 
u;R < PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 7SO i9JU_
6) 点击
，进行光程分析 A0P g|M Sz|;wsF{ PS1：左图为相位vs频率图 [LDsn]{
&,/_"N"?D 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) =:OS"qD3l
}wJ-*By{+ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 MO|aN, PS1：时间偏移量为33.3656ps bBA
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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 T{-<G13 2x%Xx3! PS:在中心位置处测量光场随波长变化 &~Qi+b0!
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 W'WZ@ !!
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 wN'Q\l+
N]f"+ 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 I/:M~ b
PS：电场振幅在时域中的分布 k`ulD Qu
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 }{/3yXk[G
J%]< /J PS:转换为真实的场 OIP JN8V
PS：将包络函数转换为真实场 ?hu}w l)
11) 其它场测量工具 QS.t_5<U
Q'x Z\t 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ?Ho~6q8O@ r/E'#5 Q PS：在输出光场上划定线段 F*Lm=^:
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 &} %rZ U
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ?[{_ *qh
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 ^UTQc m
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QQ：2987619807
