建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 W1vAK
\,cKt_{ u 使用工具箱：基本工具箱 ^s(X VVA
a a Y Q< 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 { d2f)ra.
b\| p 自由空间传输距离：10mm |<Dx
<sWcS; x VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 6<Pg>Bg
%_@5_S 1) 脉冲传输 xMfv&q=k@
I.\f0I'. 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 [TfV2j* e
x V 1Z&l
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： Q"K >ML>0 2) 复数场 /& !d
+_XbHjhN/ 传输时间用 来表示 Sp$x%p 0
m[Ac'la 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 ~ ew**@N
>La L! PnZ 脉冲的载波频率为 Gv+ Tg/
vyx\N{ 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： 53+rpU_ ]E8 <;t)# 3) 时间傅里叶变换 qpwh #^ 2
acju!,G 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： !%\To (r[ Q3O . <9S 类似的定义同样适用于复数场 =5=Vm[
`0G. Y 4) 包络函数 s$\8)V52
jUR # 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： Qx,$ )|_ 其对应的频域谱为： cxJK>%84
g Wv+i/, 
\/4%[Q2QDm
oY6|h3T=Q$ 1) 构建脉冲光源 }:D~yEP |%cO"d^ri MJ/%$ PS:高斯脉冲光谱窗口 ]%Yis =v
i7FR78^ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 68GGS`&
t-x"( 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 (*WZsfk>/<
@] "9EW
0 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) )~mc1 U`b
m^x\@!N:( STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 4Hpu EV8Q
b`|MK4M( STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) u,,WD
U+r#Y E. STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) sPTUGx'
K2M NaB STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ,p`b Wm
KB *#t STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 32|L
$o
@
h`Zn1; 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm qe"6#@b *|
OmjT`, / 
KdMA58)
WCl;#= 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 t s\>_/ 
L?C~
qS2g PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 mL5f_Fb+
6) 点击
，进行光程分析 -&D6w9w d?y\~< PS1：左图为相位vs频率图 =LY^3TlDj
AbI*/ |sY PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) !3 Z|!JY
]JPPL4w AT 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 lbU+a$ PS1：时间偏移量为33.3656ps "_@+/ Iy.
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 5qfK V&D E/P53CD PS:在中心位置处测量光场随波长变化 :9q^
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 5N+(Gv[`"
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 PH%gX`N
]%8;c 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"/ nS"nn
PS：电场振幅在时域中的分布 n]c,0N
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 %vYlu%c<
7.rZ%1N PS:转换为真实的场 H FWm}vA:
PS：将包络函数转换为真实场 KBHKcFk
11) 其它场测量工具 $v@$ oPmMj
p)&\>
线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 6@ ^`-N; j =% -b] PS：在输出光场上划定线段 C\@Y H]
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ,;pX.Ob U
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 )^#Zg8L
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 "hY^[@7 W
V="f)'S$ \#7%%>p=O'
QQ：2987619807
