建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 + (=I8s/
H5p5S\g-) 使用工具箱：基本工具箱 Oxj(g;}
wT % "5: 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 'a_s%{BJXg
g< )72-h 自由空间传输距离：10mm X 7&U3v
u*k *yWdr VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Lupy:4AD
^BNp`x;;` 1) 脉冲传输 tQf!|]#J
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8-;
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 j !CU Z"N(=B
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： C2 .W[T 2) 复数场 fp-m.d:|
2$)mC9 传输时间用 来表示 w>vm F cp
ex0oAt^ 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 D+hB[*7 Fs
,5kv n 脉冲的载波频率为 8 >d q =0:
z.j4tc9F/5 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： Un \Ubqi0 D{W
SKn 3) 时间傅里叶变换 ?"u'#f_
T N Ist 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： Yg|"- g~|y$T 类似的定义同样适用于复数场
, | <jjq)
'tut4SwC 4) 包络函数 gE1|lY$NL
}M?|,N6 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： Md?acWE*L 其对应的频域谱为： Seg#s.
bZK+9IR 
HoV{U zm
cp| :8 [ 1) 构建脉冲光源 o[n<M> @ i#tbdx# IY 0 3" PS:高斯脉冲光谱窗口 KZZOi:
pqOA/^ar 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 J+0/ :00(
EZ*t$3.T 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 ~R'BU=!;F
C~{xL> I STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) K:uQ#W. &
Yu1Q cFuy STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 7x%S](m%
9 n-T5WP STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) $\0 TD7p
K_Z+]]$# STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) "2%y~jrDN
|$Qp0vOA} STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ZRX^^y N
$v W^n4! STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 j6RJC
\ hrBq^I 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm n}VbdxlN
+< GrRYbC 
`!<x"xKu
u"* J[M~ 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 'w'Dwqhmr 
v*smI7aH PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 !~ ?W \b\:
6) 点击
，进行光程分析 YfV"_G.ad| ]"C| qR* PS1：左图为相位vs频率图 r^fxyN2V
E1^aA lVSD PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) !NIL pimi
YomwjKyu P 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 P_kaIPP PS1：时间偏移量为33.3656ps hcd! A 5
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 ;_>s0 rUV 8y-e+ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 Dp%5$wF)8
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 K3a>^g
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 !}z%#$
A J<iM)l| 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 9 )ACgz&(
PS：电场振幅在时域中的分布 +dDJes!]
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 0Ddn@!J*
#"=%b
e3 PS:转换为真实的场 @QvfN>T
PS：将包络函数转换为真实场 ] ,!\IqO
11) 其它场测量工具 U p_>y>x
}*xC:A%aS 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 V#p G; , I[tAT[ < PS：在输出光场上划定线段 ( K^YD K
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化
*K]>}
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 z~GVvgd
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 OJnP P>
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QQ：2987619807
