建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 z,}1K!
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;b6Y$ 使用工具箱：基本工具箱 ~-lIOQ.v
ST)l0c+Y> 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 l@4hBq
S2 0x 自由空间传输距离：10mm jJ?MT#v
nVw]0Yl VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 :ZL;wtT
w w nc 1) 脉冲传输 -'3vQXj&
n_AW0i . 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 f(
hK>H vTQ Q d@
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： _A kc7" 2) 复数场 &5Ea6j
9fMg? 传输时间用 来表示 KMhoG.$Ra
2V / A% 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 ^v*ajy.>
-aLBj?N c[ 脉冲的载波频率为 a+)Yk8%KY
%>Z=#1h/a 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： m LPQ5`_ ?*K;+@EH 3) 时间傅里叶变换 B@e, 3:
c%>t(ce`Tl 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： = r3Yt9 ` x~k } 类似的定义同样适用于复数场 4otB1{
*'`ByS 4) 包络函数 z
4Qz9#*"^
!sEI|47{ VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： m@.4 Wrv 其对应的频域谱为： qc|;qP j
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9$@4 
4?><x[l2{
eT[ ,k[#q 1) 构建脉冲光源 6vro:`R ? # Fw<R'c x% k4Lm PS:高斯脉冲光谱窗口 o B_c6]K
Q B#f'X 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 VhT4c+Zs
60[f- 0X 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 JMuUj_^}7
?'P8H^K6u STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) )AXTi4MNp
Ooc,R( STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) tNjb{(eO\h
0@C`QW %m STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) zu(/ c
Z$X2*k6PK STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) rVzj LkN^
gmLGK1 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 f";70}_
"}*P9-% STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ?CA P8 _
3*CF !Y% 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 @{@x2'-A
8'Xpx+v 
93kSB F#
{[hV ['Awv 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 $ Etf'. 
0 h^upB#p PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 {{ R/:-6?@
6) 点击
，进行光程分析 4FQU$f Q
{3"& PS1：左图为相位vs频率图 ~/! Zh
_ p?lRU8 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) ?:s `}b
0
!E* > 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 mdypZ 1f_ PS1：时间偏移量为33.3656ps VHM ,W]
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 &w*.S@ ; WU Q2[)< PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ~4= 4Ks0
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 |bi"J;y
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 w)&] k#r
9TO 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 p"Oi83w;9
PS：电场振幅在时域中的分布 \x(J v Dt
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 YMIDV-
F04`MY" PS:转换为真实的场 4M i*bN,
PS：将包络函数转换为真实场 *P$5k1
11) 其它场测量工具 6G/)q8'G
pHsp]a 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 |5V#&e\ES :V HJD PS：在输出光场上划定线段 ='pssdB
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 HGC>jeWd_
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 !
D'U:)
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 hD l& K E
Al$"k[-Uin *;m5^i<,;S
QQ：2987619807
