建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 "i:T+#i({O
\b[9e bME 使用工具箱：基本工具箱 \yr isp#`
X\p,%hk \ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 (2?G:+C 7
k
{- 自由空间传输距离：10mm {F&-7 u0
xr0haN\p" VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 9 *6]&:fm
pIW I 1) 脉冲传输 UDf9FnG}L
iE0ab,OF 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 eMK+X \ AvR2_
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： 4Z[V uQng 2) 复数场 -ZW0k@5g
T5wjU*=IL 传输时间用 来表示 4LI0SwD#^/
DjMf,wX-{ 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 V+ ?]S
^"8G`B$r 脉冲的载波频率为 df+t:a
6VD1cb\lF 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： 4t4olkK3Oa 4([.x T 3) 时间傅里叶变换 Oc9#e+_&
dAJ,x
=` 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： #s5 pz8v {>0V[c[~ 类似的定义同样适用于复数场 Y^$HrI(vq
P+e KZo 4) 包络函数 % u?HF4S'
N p)3+!^1" 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： HOt>}x 其对应的频域谱为： g . %
4n
3Tp{Y} 
b M;`s5d
Z.&\=qiY 1) 构建脉冲光源 ~E4"}n[3A# T+"f]v b|^I<7 PS:高斯脉冲光谱窗口 ~7q uTp)
E]^5I3=O 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ~Y5l+EF#
x:K ?\< 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 Z+s%;f;
HN5W@5m:
. STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) j'Y / H5
)"@t6. STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) .uZ7 -l
<*'cf2Q$Av STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) (g/7y O(s
bggusK< STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) p5c8 YfM
Y{Ap80'\6 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 |oKu=/[K
"i' bTVs STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 }4jC_ZAupt
^Uw[x\%#gD 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm y93k_iq$S
cErI%v}v0 
SVP:D3)
' | K.k6 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 K6\` __mLf 
`L P!D PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 :jNYP{Br
6) 点击
，进行光程分析 5P^ U_ C;1 PsSE+A PS1：左图为相位vs频率图 mE $dO3
N} />r D PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) gzfb zt}?
m$UvFP1>u1 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 /MMtTB
H PS1：时间偏移量为33.3656ps OS7R Qw1
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 vx 0UoKX ?_4^le[; PS:在中心位置处测量光场随波长变化 3_ 2hC!u!K
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 )y50Mb0+
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 G\H q/4
MZm'npRf 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 &{^ eU5
PS：电场振幅在时域中的分布 6TFo|z!C
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 z4O o@3$\R
o\4t4}z~'f PS:转换为真实的场 nsJ :Osq|
PS：将包络函数转换为真实场 s"mFt {Y
11) 其它场测量工具 (9.yOc4
^ " 6f\ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 +mWjB Y xEoip?O?7F PS：在输出光场上划定线段 A!HK~yk~Q
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ;<6 "JP>0
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 )h"Fl a
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 ?iz <
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QQ：2987619807
