建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 4)zHkN+
{imz1g; 使用工具箱：基本工具箱 wVw?UN*rm;
d8o<Q 9 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Vp5i i]B4
NukcBH 自由空间传输距离：10mm @Ft\~ +}
bIR&e E VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 *G6Py,- !f
f2abee 1) 脉冲传输 v*&WxP^Gm
bJ$6[H-: 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 :L E&p[^ ^5:xSQ@:
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： bGO[P< < 2) 复数场 PqhR^re0.
d [p-zn. 传输时间用 来表示 9;L5# /E
nNN~Z'bG 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 =.sg$VX
h}T+M BA% 脉冲的载波频率为 )yOdRRP
=tS1|_ 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： 4IT`8n~ ]WO0v`xh 3) 时间傅里叶变换 !ULU#2'1
YEbB 3N 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： 2NNAsr}L swfcA\7R 类似的定义同样适用于复数场 ? 0} M' L
]z%X% wL 4) 包络函数 6r x%>\UkS
BeNH" Y:E 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： 6c?;-5. 其对应的频域谱为： }Sxuc/%:
8@}R_GZc 
o~_ wx
gG 9e.++: 1) 构建脉冲光源 d-W@/J Nx%]dOa |>Q ] q PS:高斯脉冲光谱窗口 :75$e%'A
X
J+y5at 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 !zu YO3:
P
, %IZ. 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 x34 4}\
. IO_&^ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) _7)>/YK?}4
0ESxsba STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) oCCTRLb02
.nN >Ipv STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) :RxWHh3O
w ,6zbI/ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) NSsLuM=.
Ojh \H STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 "vH>xBR[%
by:"aDGK. STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 _3;vir%)
hk +@ngh% 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm fcim4d fP
MeP,8,n' 
;cFlZGw
kn^? .^dVX 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 eB] R<a60 
daX$=n PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ::lD7@Wg
6) 点击
，进行光程分析 LGau! \ 3YFbT
Z PS1：左图为相位vs频率图 0- =PP@W
[s} n v] 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) ; PA^.RB
03!!# 5iJ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 w]% |^: PS1：时间偏移量为33.3656ps I?z*.yA*
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 A_ftf 7, IHrG!owf PS:在中心位置处测量光场随波长变化 pE~>k:
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 4)DI0b"
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 _[kZ : #
<* vWcCS1 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 #c F ?a5
PS：电场振幅在时域中的分布 ({5`C dVi
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 F.DR Gi.i
Tp.t.Qic PS:转换为真实的场 |_H{ B+.
PS：将包络函数转换为真实场 d*= ==~
11) 其它场测量工具 Z7G l^4zn
u~-,kF@ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 WS7a]~3' $yi[wwf 4 PS：在输出光场上划定线段 ,Qw\w,
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 =a]B# uUn
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 > (9"D8
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 s 7(I
c1 ~= ZQ_&HmgRy
QQ：2987619807
