建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 $8vZiB!"
(pN:ET B 使用工具箱：基本工具箱 DJvm wFx
mZQW>A]iE 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 #$2 {l,>
3oc p4x`[ 自由空间传输距离：10mm e` 9d &"
k ! l\|~ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 .R'<v^H
\9j +ejGf 1) 脉冲传输
A[:0?Ez=
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T 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 =j XBF. 4zyN>f|
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： yNCd}
4Ym5 2) 复数场 @ lpo$lN0R
_ )-t #Ve 传输时间用 来表示 C{( &Yy"
*?bOH5$@Nw 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 x7\b-EC
q F'lh 脉冲的载波频率为 3/_rbPr
Q*4{2oQ 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： +~xY} =r z7 x 3) 时间傅里叶变换 m31l [ e
QS7 <7+ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： dRj2% Q f c12mT(+- 类似的定义同样适用于复数场 )Y 4 ;@pEU
4JQd/; 4) 包络函数 'Ur1I "
tVfZ~q J VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： Gak@Z!| 其对应的频域谱为： gOiZ8K!
tofX.oi+C$ 
|wbXu:
0 O>T{< 1) 构建脉冲光源 "&Q sv-9t hTfq>jIB_ /q1k)4?E PS:高斯脉冲光谱窗口 5&)T[Q X`
pLYLHS`* 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 n_~u!Ky_P
-g n!8G1 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 74_':,u;]~
qa-%j + STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) jk (tw -B
|P_voht STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) >]{{5oOQ>
\/XU v( STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ":v^Y
9
B*Z}=$1j STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) c r,fyAvX
n4X EyCrD STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 *@; bWUJ
tJe5`L STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 6~34L{u
H 0( .p'eN 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm hy&WG &qf
?,}:)oA_ 
KWS \ iu
D :)HK D. 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 Xr."C(`w 
u+lNcyp"MW PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 <) cJz
6) 点击
，进行光程分析 zK_Q^M` HXm &` PS1：左图为相位vs频率图 (N6=+dNY
%y)]Q| PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) bblEZ%
' QSj- 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 &>n:7 PS1：时间偏移量为33.3656ps 5X P oQ^
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 %MCJ%Ph ?
KDg|d PS:在中心位置处测量光场随波长变化 `#*` hH8
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 h e=A%s
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 lT?Vt`==~M
z? Iu;X PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 P ^aNAa
PS：电场振幅在时域中的分布 _RNP_$a
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 XL/ V>`E@
,\ -4X PS:转换为真实的场 '/s/o]'sUd
PS：将包络函数转换为真实场 dUQ )&Hv
11) 其它场测量工具 i,zZJ =a$
}S"qU]>8a 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 DzbcLg%:W m2 %n: PS：在输出光场上划定线段 @.,Mn#
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 hzk4SOT(
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 d};[^q6X
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 x"7PnN|~
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QQ：2987619807
