建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Zl5'%b$&
tON>wm N 使用工具箱：基本工具箱 0y9 b0G
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/o'l: 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 5X! -Hj
SQ>i: D; 自由空间传输距离：10mm |Ghk8 WA
+Dy ^4p?o VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 O{LCHtN
Ki;SONSV~| 1) 脉冲传输 E]`7_dG+T
}S/i 3$F0~ 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 dDPQDIx G>V6{g2 Q
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： lxhb)]c
^> 2) 复数场 Z4VFfGCTL
sW[-qPK< 传输时间用 来表示
:skR6J
8?+|4:#=*J 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 eQbHf
A8Ju + 脉冲的载波频率为 ]b4IO4 T
6z 9
'|;,4 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：
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D*l Rg?6e N 3) 时间傅里叶变换 Z4] n<~o
Op'a=4x] 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： [%P#ieD4 3$\k=q3`# 类似的定义同样适用于复数场 Pv'Q3O2<I
ntW@Fm:bw> 4) 包络函数 X NJ4T]><
1^\w7Rew 2 VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： .9jKD *U| 其对应的频域谱为： m ^_=^z+
gf Q ?k 
ukWn@q*
Lzq/^&sc( 1) 构建脉冲光源 ^dQ{vL@9b9 4V,.Oi .Nn11F< d PS:高斯脉冲光谱窗口 Q z~uD'Rs/
YFO{i -*q 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ^|Q]WHNFB
.hl_zc# 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 vi,hWz8WB
]O@$}B];) STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) d?2V2`6
J Wn26, STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) I%[e6qX@
qlO}=b/ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) *G19fJ[5
( eN7s_ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) y ?$DDD
r\Nfq(w STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 A6&*V D
*pKTJP STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 b^1QyX^?:
O `}EiyV 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm ScPVjqG2{
#oUNF0L@6 
@R[{
F/>_PH57 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 ^J'_CA 
)Z}AhX PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 :KLXr r
6) 点击
，进行光程分析 lPTx] =G Jup)m/ PS1：左图为相位vs频率图 4QL>LK
d1 j 9{ PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) Yd^@Ei9
.|UQ) J?s 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 u^80NR PS1：时间偏移量为33.3656ps G-aR%]7$g
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 +a1x; Zi!Ta"}8 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 $NXP)Lic)
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 )- C3z
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 "W| A^@r}
\Cb JU PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 }r:o8+4
PS：电场振幅在时域中的分布 sibYJK Oy
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 ccD+AGM.
NxT"A) u PS:转换为真实的场 JAPr[O&
PS：将包络函数转换为真实场 yIMqQSt79z
11) 其它场测量工具 #/)t]&n
u;#]eUk9} 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 'D\Q$ q wQkM:=t5 PS：在输出光场上划定线段 JxAQ,oOO
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 & d# R'Z
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 2-&EkF4p'
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 `8:0x?X
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QQ：2987619807
