建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 /HEw-M9z
]m q|w 使用工具箱：基本工具箱 nAato\mM
+E+p"7 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场
**0~K" ;\
%0?KMRr 自由空间传输距离：10mm qZh/IW
K3m/(jdO VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ,Vax&n+ J
rHI{ aO7 1) 脉冲传输 QL/(72K
4@gG<QJW 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 Vt~{Gu-Y M0 "_^ ?
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： e{H=dIa+ 2) 复数场 RBd7YWo\|j
I][*j 传输时间用 来表示 >6-`}G+|
Uc>lGo1j 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 I@N8g n
]N]!o#q}L 脉冲的载波频率为 2pCaX\t
Q{>k1$fkV 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： KF}hV9IU = svN#q5s 3) 时间傅里叶变换 wJqMa9|
4_lrg|X1 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： Y@iS_lR >:!5*E5? 类似的定义同样适用于复数场 pki%vRY
o-HT1Hc! 4) 包络函数 8,%^
M9zBP
wlvgg VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： ajT*/L!0_ 其对应的频域谱为： @mBQ?; qlK
D_7,m%Z: 
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}X6m:#6 1) 构建脉冲光源 Qv-_ jZ ;'K5J 9k N+xP26D8 PS:高斯脉冲光谱窗口 {P./==^0
e T{ 4{ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 R qrd Akg
\\qZl)P_ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 )akoa,#%6c
7}> E J STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) y%T_pTcU
" 8MF_Gu): STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 0S~r gq|O
vE?G7%, STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) u6agoK|^9
n>YKa)|W` STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ?a5! H*,
4[e X e$ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 i.m^/0!
Q2gq}c~ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 QWYJ *
e z$(c 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm }7Q% 6&IR
T~e.PP 
C6PdDRf
4r}51 N\ 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 7@Qcc t4A 
e^voW "?% PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 k_#)Tw*
6) 点击
，进行光程分析 WyiQoN'q yWSGi#)1 PS1：左图为相位vs频率图 <h yK u
eR>oq, PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) I?CZQ+}Hq
L4W5EO$ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ;$4\ e)AB PS1：时间偏移量为33.3656ps 1% ` Rs
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 =3P )q" At ;LO9T3z PS:在中心位置处测量光场随波长变化 "{t$ nVJ
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 %cn<y ch
G
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 DE gXQ[
KI.hy2?e 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 n@3>6_^rwT
PS：电场振幅在时域中的分布 y~V(aih}D
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 i|kRK7[6B
sLk-x\P]| PS:转换为真实的场 er\|i. Y
PS：将包络函数转换为真实场 0jfuBj5!
11) 其它场测量工具 4qa.1j(R/
"dlV k~ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 7_t'( /yu #-J>NWdt PS：在输出光场上划定线段 a+QpM*n7Lq
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 Gc7=
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 J}t%p(mb
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 lTsjxw
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QQ：2987619807
