建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ;.iy{&$
VD 4( 使用工具箱：基本工具箱 e. N#+
V{][{5SR 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 /O9z-!Jz
8 =d9*lm 自由空间传输距离：10mm U-@\V1;C
J? C" be= VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 O_ ~\$b
2'D2> ^os 1) 脉冲传输 l{<@[foc
o.,hCg)X 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 JH 8^ZP:d' ~sOAm
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： > B==*,| 2) 复数场 QgP
UP[
2?&h{PA+ 传输时间用 来表示 )/UkJ/}j
d4lEd>Ni 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 bS*9eX=K
v''$qMQ) 脉冲的载波频率为 !( /dbHB
#jQITS7 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： G=DRz F L9T|* ?|| 3) 时间傅里叶变换 '2eggX%
I'JFt>] 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： 4v; /"4)' (f7R~le 类似的定义同样适用于复数场 D ,nF 0p
jVr:O ` 4) 包络函数 OF}vY0oiw?
d%iMjY`~[g 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： $. Ih- 其对应的频域谱为： V
V<Zl
'Je;3"@ 
rAgb<D@,H
k/ > k&^? 1) 构建脉冲光源 L:7%W dyh L+&$/1h] y\S}U{*Z' PS:高斯脉冲光谱窗口 }}<^f M
}5`Kn}rY 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 -GH>12YP
*&XOzaVU 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 ` j9 ;9 ^
A \LMmg STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) P9BShC5
5LR
k)@t STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) l4RZ!K*X_"
O|d" 0P STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) W2'u]1bs
idEhxvAo STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ?|kwYA$4o
J.$N<. STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 vkp_v1F%+
",Mr+;;:[ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ;O+=
6>W
N:_.z~>% 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 !#3v<_]#d
',P$m&z 
EN^5 Hppb
c~SR@ZU 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 ~ 6Da M! 
lxf+$Z`~: PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 n&1q *
6) 点击
，进行光程分析 L xP%o -%,=%FBi~4 PS1：左图为相位vs频率图 ]jjHIFX
H}?"2jF 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) .~u[rc|<
D HQS7%)f` 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 F$M^}vsjGx PS1：时间偏移量为33.3656ps FF #T"y0Y
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 $t0o*i{ 2u Zb2O PS:在中心位置处测量光场随波长变化 SMo nJ;Y
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 4 K5
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 {>g{+Eq
xu\s2x$ 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 R"W5R-
PS：电场振幅在时域中的分布 "zj[v1K9-A
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 8wV`mdKN
0RgE~x!hI PS:转换为真实的场 jh(T?t$&
PS：将包络函数转换为真实场 K
@RGvP
11) 其它场测量工具 1%ENgb:8
L>L IN 1A 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 .exBU1Yk@ &+ "<ia( PS：在输出光场上划定线段 DG?g~{Y~b
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 #l R-?Uh
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 fqjBor}
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 ,oykOda:|
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QQ：2987619807
