建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 gH<A.5 xy
Zg;%$ kSQ 使用工具箱：基本工具箱 G+V?c1Me
;9"6g=q 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 G Eb m$\
j3&tXZ;F 自由空间传输距离：10mm }F=lG -x
W)p?cK` VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 D9/PVd&#
V:*6R/Ft 1) 脉冲传输 "^&Te%x_b
?
e<D + 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 U {?#W RM6*c
.
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： /&!4oBna 2) 复数场 W~Ae&gcn#
,cCBAO ueO 传输时间用 来表示 Uf\,U8U B
(_ Ky' . 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 n1r'Y;G
eccJt 脉冲的载波频率为 F|!
ib5
;!Q}g1 9C 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： "Kc1@EX= \I+#M-V 3) 时间傅里叶变换 }+dDGFk
6!$2nK+ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： pZV=Co3!I ds
"N*\. 类似的定义同样适用于复数场 l inv K.Lf
Z,JoxK2"
4) 包络函数 ] aI
w7`09oJm VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： -4LckY=]1 其对应的频域谱为： V8}jFib
z 8y.@<6 
2e | m3
+XoY@|Djd 1) 构建脉冲光源 TS49{^d$ )=5 ,S~IT 6O|
rI>D PS:高斯脉冲光谱窗口 wHE1Jqpo
i>{.Y}; 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 i(an]%'v
2 i97 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 A?4s+A@Eg
Ee097A?1vj STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) k4+ Q$3"
_qvzZ6 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) e=sV>z>
0 + 3{fD/ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ?G<.W [3
{vox
x&UX STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) G ^2%F 5@
"a=dx|
Z STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 LtVIvZi e
3F?_{A STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 |"i"8~/@<
J L!:`#\ 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 QQ\\:]iM
UoOxGo 
}II)<g'
Tu&W7aoX5 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 0P^&{ek+) 
D T[WO_= PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 bmI6OIWl
6) 点击
，进行光程分析 > K s. pz ~REsx PS1：左图为相位vs频率图 MoC@n+Q+@
{4YD_$4W PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) X3R:^ff\
}dpE> 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 eZMfn$McJv PS1：时间偏移量为33.3656ps q$7 /X;A
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 FJ{6_=@D 9" cyZO PS:在中心位置处测量光场随波长变化 gVI T 6"/
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 @j'GcN vs
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 fR#W#n#m
j5MUP&/g3 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 CS\8ej}y
PS：电场振幅在时域中的分布 NuR3]Ja\0
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 L!0}&i;u~5
EqF>=5* PS:转换为真实的场 7=a=@D[
PS：将包络函数转换为真实场 K: b^@>XH
11) 其它场测量工具 q_z ;kCHM
>oL| nwn 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 \: 9<d@? ;! ,I1{` PS：在输出光场上划定线段 ?eDZ-u9)
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 MN[D)RKh;
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 c]A @'{7
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 Gs U.Lkf
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QQ：2987619807
