建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 R2(3 >`FJ
F>] m 3( 使用工具箱：基本工具箱 % z#f.Ql
uiJ S8(Cb 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 OE4+G I.r-
&VV~%jl;k 自由空间传输距离：10mm 87:!C5e}
GN ! qyT VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 %F:)5gT?
oP!;\a( SL 1) 脉冲传输 mp9{m`Jb*
_U{zMVr 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 ^5A
t?I8 N\HQN0d9
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： NPd %M 2) 复数场 *+uHQgn(
zo[[>MA 传输时间用 来表示 6ezS {Q
&g.@u~SI1 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 Ee@4 %/v
J|X
6j&- 脉冲的载波频率为 ;Ra+=z}>
[8Qro8 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： 7zHh@ B:] ]S(%[| 3) 时间傅里叶变换 e.@uhB.
7UL qo>j 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： d3W0-I NL iJZ/jCI 类似的定义同样适用于复数场 LwhyE:1
)ZBY* lk9 4) 包络函数 E\IlF 6
H(Q.a=&4!p 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： -jn W Z5. 其对应的频域谱为： om |"S
AgRjr"hF*e 
Gg~QAsks
>IX/<
{);M 1) 构建脉冲光源 549jWG +=]!P# n @?4b8" PS:高斯脉冲光谱窗口 NTS# sgP
P%#*-zCCx 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 !^v5-xO?rP
l#lF
+Q; 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 p_UlK8rb
j:}D Bk STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 0vVV%,v
O/.Uh`T`6 STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ? W( 6
%0$qP0|`3I STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) xS7$%w['
/sr 2mt-Q STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) DhX#E&
@q"m5 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 WWL 4`s
70lfb` STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 "Tm[t?FMbe
]$p{I)d & 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 `Pw*_2
F q!fWl 
?KITC;\\
]c&<ze X, 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 d/}SAvtt 
->h6j PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ~GuMlV8
6) 点击
，进行光程分析 16L]=&@ kGL1!= > PS1：左图为相位vs频率图 V R
YPzU-:3 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) .i^7|o :
2 o#,kGd 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 /B5-Fx7j3 PS1：时间偏移量为33.3656ps A/ 7X9ir
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 h(qQsxIOhS $!5\E>y# PS:在中心位置处测量光场随波长变化 p~ .8\bI=
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 e(NLX`
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 {V1Pp;A
G&;j6<h l PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 /m( =`aRt
PS：电场振幅在时域中的分布 c*`>9mv
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 []0mX7 0N
Fb/XC:AD PS:转换为真实的场 1xU3#b&2tC
PS：将包络函数转换为真实场 __[xD\ ES
11) 其它场测量工具 `MEYd U1
vA)O {W\o 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 <*t4D-os 341?0 %= PS：在输出光场上划定线段 @$"L:1_
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 4d_s%n?C
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 *WE1;msr
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 @\ w,otT
_SACqamo5s (_r EAEo
QQ：2987619807
