建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 '"oo; `g7
"#*Nnt 使用工具箱：基本工具箱 :&Qb>PH[
|n+ #1_t% 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 LW D.
7< ^'DO s 自由空间传输距离：10mm .W!tveX8-
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M&"V VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 &(g m4bTg
riID,aut 1) 脉冲传输 0;}Aj8Fle
QZ?d2PC=>? 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 |k Id8WtA 3"5.eZSOW
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： W&<g} N+ 2) 复数场 2bWUa~%B
7nm}fT
z7 传输时间用 来表示 C Nut{4
%>i@F =O2< 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 rqF"QU= l
"hW(S 脉冲的载波频率为 Z*9L'd"D|
WS5A Y @(~ 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： 6A}eSG3 xFOBF") 3) 时间傅里叶变换 1:_=g #WH
}xqXd%uz 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： @\ }sb] QW2?n`Fa9- 类似的定义同样适用于复数场 k,T_e6(
UIn^_}jF` 4) 包络函数 K${} r0
VQ2Fnb4 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： oB4#J* 其对应的频域谱为： 2sUbiDe-
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Gt1&"Z 
_D -5 }a "
0F^]A"kF 1) 构建脉冲光源 #'C/Gy a BH5 w@ Oo
kxg *!5 PS:高斯脉冲光谱窗口 !Vb,zQ
q8/ihA6: 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 $:e)$Xnn-
A';n6ne%i 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-Pq!9[DB
^T{8uJ'k n STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) WKxm9y
V
u% xDsT DP STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) gGmxx,i
iOll WkF STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) O] H=s
YwXXXh STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Evkt_vvf
K@6`-|I STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 GQ<Ds{exs>
tn{8u 7 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 @89I#t6A.
[^M|lf 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 izf~w^/
-AC`q/bCD 
a1 |c2kT
P_}/#N{C 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 p qeL%="p; 
b_l3+'#ofM PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 5DOE3T`^Oc
6) 点击
，进行光程分析 0 I
@$ 0Gg " J !}3)n PS1：左图为相位vs频率图 +2Ql~w@$^l
61Bhm:O5W PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) 69/?7 r
88g47>{X 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 s^cc@C PS1：时间偏移量为33.3656ps {i>Jfl]G}
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 thptm 5oJ Du x } PS:在中心位置处测量光场随波长变化 8R}K?+]
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 :+:6_x
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 &6/%k kv
/EU ; ?O PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 LN^UC$[tk
PS：电场振幅在时域中的分布 |1l&@#j!2
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 `
8UWE {
l E^*t`+ PS:转换为真实的场 .*!#98pT
PS：将包络函数转换为真实场 5 m7b\Mak
11) 其它场测量工具 ue6d~8&
^ =0 $ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 A,BEKjR~J kaQ2A PS：在输出光场上划定线段 b+@D_E-RJ
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 *d>vR 1
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ZPy M>XK$4
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 Q 0~j$Jc
2]2H++ v"RiPHLT
QQ：2987619807
