建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 i :|e#$x
im@QJ : 使用工具箱：基本工具箱 7hhv /9L1
l kW5 <s_ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 tu' s]3RE
E1s~ + 自由空间传输距离：10mm 'Pe;Tp> `
@~bP| a VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 _9y! ,ST
LSrKi$ 1) 脉冲传输 3qkPe_<I
p$}/~5b}4 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 t=fr`| ! ^/I.? : +
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： iu.Jp92 2) 复数场 V8rS~'{\
6^)eW+ 传输时间用 来表示 P)O:lYX
u\(>a 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 <;*w97n
F#^/=AR' 脉冲的载波频率为 ]wwN mmE
]app 9 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： _UV_n!R J7HY(7Nx 3) 时间傅里叶变换 t +|t/1s2
P$.$M}rMv 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： V
n+a-v 29zMs9oKPP 类似的定义同样适用于复数场 Dq-[b+bm
vX_;Y#uD 4) 包络函数 J:@yG1VIp
(+SL1O 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： BO 2s(8 其对应的频域谱为： Uy|Tu~
U6.hH%\}@ 
s>)?MB*vb
sR^b_/ElxT 1) 构建脉冲光源 KquuM ]5S =@c;%x gvr&7=p PS:高斯脉冲光谱窗口 7K1_$vd
%
s@ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 MnlD87x@X
jX0^1d@ 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 {|'NpV
jO9! :L>b` STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) G#ELQ/Q
NkoyEa/^[ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) raZkH8
-hq^' ;, STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) uAs!5h
N,UUM|?9_ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) iRx `Nx<@
MS:,I ? STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 9Vl}f^Gn
N 'n0I^Y1A STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 dc0&*/`:
4 Dy1M}7 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm XMz*}B6GQ
\4>w17qng 
X(BX+)YR
ox_DEg7l 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 @t0T+T3 
Mp=T;Nz PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 {{B' 65Wu
6) 点击
，进行光程分析 p2< 92 7z +
)z5ai0m PS1：左图为相位vs频率图 =M}tet
}
/r2S1"(q PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) K#'$ _0.
'nq~ 1 >i 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 +o'xyR '( PS1：时间偏移量为33.3656ps A@L r(L
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 A6J:!sY4A ? JTTl; PS:在中心位置处测量光场随波长变化 'p78^4'PL
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 :I2,
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 We\i0zUU
;nJ 2i?" 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 8TG|frS
PS：电场振幅在时域中的分布 'Z:wEt !
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 R*D5n>~
*&\6x}.I4 PS:转换为真实的场 w{u,YM(Q
PS：将包络函数转换为真实场 `.d w G3R
11) 其它场测量工具 .z=%3p8+
?3qp?ea 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 h_\(
$" }_F:]lI*R PS：在输出光场上划定线段 N=7iQ@{1
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 9[teG5wA a
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 +IWf~|s
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 j l]3 B
}s:3_9mE ,qo^G0XO
QQ：2987619807
