建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 U+B"$yBR
i*mU<:t 使用工具箱：基本工具箱 :6t73\O
=lk'[P/ p` 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 E2w-b^,5
rCA!b"C2 自由空间传输距离：10mm [u K,.G
_ $@fCo0 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 UMd.=HC L
6IT6EkiT 1) 脉冲传输 exi u;\+j
">1wPq& 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 8Y RT0/V 2INpo
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： ,~Xe #e M 2) 复数场 *#}=>, v
9H4"=!AAgD 传输时间用 来表示 Hkia&nz'3
4 5.g ; 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 R,PN?aj
DeF`#a0E 脉冲的载波频率为 WeH_1$n5
We} 9'X} 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： |z_Dw$-xm vqf}( /.D 3) 时间傅里叶变换 H'YK j'
8w[O% 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 1/:vFX Eb9h9sjv 类似的定义同样适用于复数场 ] 6`K
-nC&t~sD 4) 包络函数 @Nh}^D >j
}6%\/d1~ 6 VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： bIBF2m4 其对应的频域谱为： Jf7H;ZM<
|iBf6smF 
L7rr/D
ATc!c + 1) 构建脉冲光源 M61Nl)|mx& Pz2Q]}(w |/l ] ]+ PS:高斯脉冲光谱窗口 C 7m/<
<eSg%6z 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 %4x0^<k~
GR*sk#{ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 g]z k` R5
o upWzjo STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) cOpe6H6,bz
1:T"jsWw STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) !f Av xR
HX| p4-L STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) m2(}$z3e
[W$Mn.5<s STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) qlPIxd
r>bgCQ#-n STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 5D7 L) >
X}3?k<m STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Jg'#IM
RZpjr !R 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm hC<E 4+5.,
Z7y% 
O zC%6;6h
K9& Q@ 3V 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 f&5S`} C 
X qm ?@JN PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 E x_dqko
6) 点击
，进行光程分析 E,?IIRg& `:r-&QdU o PS1：左图为相位vs频率图 PEj d
gk8 v{'0Er PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) k-^^Ao*@
1 <T| 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Y~^R^ J PS1：时间偏移量为33.3656ps dVLrA`'P*
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 k??C XW {y@8E>y5$ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 K`X'Hg#_P2
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 @zw&-b:qI
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 W4nn)qBrh
' cS| BT 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 %UooZO
PS：电场振幅在时域中的分布 ESIJ QM-[+
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 qPDRB.K|}
CcV@YST? PS:转换为真实的场 751Q i
PS：将包络函数转换为真实场 ~qL/P 5*+
11) 其它场测量工具 >^#Li wm
=$^}"} $
线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Z{#3-O<a+n DTi^* Wj PS：在输出光场上划定线段 ^P [#YO
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 4J=6U&b
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 c@]G;> o
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 s` , g4ce`
dW5r]D[Cx 7}c[GC )F
QQ：2987619807
