建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 *d}{7UMy#
VX'G\Zz@h| 使用工具箱：基本工具箱 Gf<%bQ E
cdv0:+[P 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 t/c) [l hV
)dF`L 自由空间传输距离：10mm *|S{%z9>
K{`3,U2Wx VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 # OsUF,NU
}3 S6TJ+ 1) 脉冲传输 <(x!P=NM-
k p8kp`S7 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 a!mdL|eA@ w!/|aZ~*
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： f"d4HZD^ 2) 复数场 QV_Ep8
^dR gYi"(A 传输时间用 来表示 I 7{
Q\C4
U>a~V"5,u 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 FK,Jk04on
VR vX^w0 脉冲的载波频率为 1V;m8)RF
ZnRE:= 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： m$A-'*' I#:,!vjn 3) 时间傅里叶变换 Wq/0 }W.
& ` weW 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： n tD8:%m r&O: Bt}x 类似的定义同样适用于复数场 OYY_@'D
nm
!H&#< 4) 包络函数 lKLb\F%
9I*i/fa VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： #yR@.&P 其对应的频域谱为： )Zit6I
8@BN6 
~MZ.988:<
4d )Q 1) 构建脉冲光源 Yf[GpS ej W=?s-*F[~ (0QYX[(r~o PS:高斯脉冲光谱窗口 | 3uE"\nfA
'-Kr neZ! 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 k+As#7V
)ja NFJ
3 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 \t+q1S1
9|&%"~6' STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) D(^ |'1
P:tl)ob STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) uJ>_
2
f*GdHUZ* STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) q@&.)sLPgO
,?> :Cdz4 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ]5hGSl2
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NE( @at STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 bx%P-r31
7Jvb6V<R STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 *XSHzoT*
^g*2jH+ 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm ,L,?xvWG
@Z %I g 
h]#bPb
E/N*n!sV 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 xDTDfhA 
B:QAG PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 H:&|q+K=#
6) 点击
，进行光程分析 *Zi:^< hv 7s-ZRb[)1 PS1：左图为相位vs频率图 4?F7% ^vr
F3V_rE< PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) =#ls<Zo:
4'ymPPY 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 JYU0&nZl4 PS1：时间偏移量为33.3656ps PgF7ug%,@C
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 om'DaG`A 0(~,U!g[= PS:在中心位置处测量光场随波长变化 VvTs87
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 H3Z "u
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 _&
qM^
<xWBS/K PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 ^6[o$eY3
PS：电场振幅在时域中的分布 -H;p +XAY
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 Sx%vJYH0
p4-b D_ PS:转换为真实的场 Q-LDFnOFwp
PS：将包络函数转换为真实场 Q\4nduQ
11) 其它场测量工具 iSz?V$}?
3d0Yq 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 L_WV Tz?` ntT~_Ba8;u PS：在输出光场上划定线段 ]C
me)&hX
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 h"~GaI
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 BXf.^s{H
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 :Sj r
ZHku3)V=o M)oJ06`K
QQ：2987619807
