建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 5;K-,"UQ
we H@S 使用工具箱：基本工具箱 mOz&6T< |
5}d/8tS 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 '!yS72{$2
=UB*xm%! 自由空间传输距离：10mm Oj4u!SY\j
7i+!^Qj?y VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 :uIi
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#E$Z[G ] 1) 脉冲传输 J2oWssw"
=;k+g?.@I 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 ^ =/?<C4 {#w A !>.
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： : p \(y 2) 复数场 r{_B:
{ /F rs*AF 传输时间用 来表示 t4j d
KYA
_\ 4` 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 U=&^H!LVY
l?o-!M{ 脉冲的载波频率为 T]Tdx.B
==h|+NFa 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： )y%jLiQv E VN-<=i^ 3) 时间傅里叶变换 =.qm8+
d4y9AE@ 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： B0b[p*g Il kb"_6,[Ms 类似的定义同样适用于复数场 (
K6~Tj
\uU=O
) 4) 包络函数 XSm"I[.g
tT@w%Sz57N 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： E'e8&3!bx 其对应的频域谱为： <THZ2`tTK3
T}L^ CU0 
E-yT
C%}]"0Q1 1) 构建脉冲光源 YGq=8p7.R _KB{J7bs<a 9 3W PS:高斯脉冲光谱窗口 T~i%j@Q.6
_pz,okO[V 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱
Jm U<y
heE}_,$| 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 H&w:`JYDL3
(O)\#%,@R STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) gk !E$NyE
v2 29H< STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) B ~fSMB6h
B :.@ Qi^ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ==Q WwPpA
[[R7~.; STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ?S (im
7 d&DrI@~ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 Ds%9cp*6
R)0N0gH STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 A6Ghj{~
o& (wg(Rv 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 YBb)/ZghY
z$J X'(<Z7 
QWrIa1.JC
c |>=S)| 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 di~]HUZh) 
+c^_^Z$_4o PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 K (<$.
6) 点击
，进行光程分析 "j{i,&Y$_ \7pipde PS1：左图为相位vs频率图 s}6+8 fE"
kOw=c Gt 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) zVSx$6eiU
`
^DjE dUN 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 JnfqXbE PS1：时间偏移量为33.3656ps 8wr8:( Y$
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 3sH\1)Zz a:85L!~:l PS:在中心位置处测量光场随波长变化 w/ TKRCO3
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 9A~>`.y
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 .%q$d d >>
]kx-,M( 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?kx
PS：电场振幅在时域中的分布 a 6%@d_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 S}[l*7
X0`j-*,FX PS:转换为真实的场 (8.{+8o
PS：将包络函数转换为真实场 2d*_Qq1
11) 其它场测量工具 + R!zs
/
s,tY74'5 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 nX|Q~x] _a](V6 PS：在输出光场上划定线段 5F2_xH$5
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 #%:c0=
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 h4_ b!E@
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 l3 .
U@'F%nHw C5|db{=\.*
QQ：2987619807
