建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 zT\nj&7
o1m+4.- 使用工具箱：基本工具箱 R| jt mI?
[O"9OW'2!B 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 "G^Z>Z-`
00?_10x) 自由空间传输距离：10mm 3KyIBrdi?
ps DY}y\" VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 W:s>?(6?
zz)[4G 1) 脉冲传输 XB 8g5AxR
B# >7;xy> 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 AG 3iKk??T qT<OiIMj^
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： H{}Nr
4 2) 复数场 7Rba@ cs9
H2ZRUFu 传输时间用 来表示 lUL6L 4m
kB2]Z} 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 #2 /2X v
FZt a 脉冲的载波频率为 w$XqxI/&
I@$ cw3 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： b"DV8fdX 4Bn
<L&@/ 3) 时间傅里叶变换 ]^ e4c oC
>@Nn_d 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： 0eGz|J*7 AHo 4%
5 类似的定义同样适用于复数场 c:J;Q){Xz
?~%Go 4) 包络函数 _ Q**4
8 h.Dc&V 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： !Ojf9 6is 其对应的频域谱为： Jq5]( F!z
O`;e^PhN 
4N!Eqw
KW&vX%i(. 1) 构建脉冲光源 |7pi9 \l_U+d,qq 6h5,XcO4 PS:高斯脉冲光谱窗口 }ak F=/M
F[ '<;} 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 I+!?~]AUuq
1ti9FQ 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 Knjg`f
!,(6uO% STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) -p-<mC@<&S
"PK`Ca@`v STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) [X \<C '<
URo#0fV 4C STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) : L6, =#
gG, "wzj STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) U2 DE zr
DNyU]+\L[l STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 8fH. E
+ kj
d;u# STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 G@N-+
mu>L9Z~(L_ 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 Y) ig:m]#
L'@@ewA 
&^I2N pT
7rZE7+% ] 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 TwT@_~ IM 
ar%!h~ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 }vXf}2C
6) 点击
，进行光程分析 9R1S20O m ~<<ok_ PS1：左图为相位vs频率图 &$ x1^
S_|VlI 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) 8wX|hK!Gz
DOa%|H'P 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 YM`I&!n PS1：时间偏移量为33.3656ps -Z<V? SFOK
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 H7}@56 b;~?a#Z} PS:在中心位置处测量光场随波长变化 .}4^b\
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 v yXL F'L
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 O V+|j
6$ \69
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 h)o5j-M>4
PS：电场振幅在时域中的分布 9u^ yEqG`
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 !=B=1th4
tT` { xM PS:转换为真实的场 l(j._j~p
PS：将包络函数转换为真实场 7+c}D>/`:
11) 其它场测量工具 P6 ~& ,a
~ ~U, 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 0V!@*Z 6jpfo'uB$ PS：在输出光场上划定线段 &f_ua)cyY
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 .{t]Mc
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ~z$+ uK
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 rT/4w#_3
s^lm
81; 47yzI-1H+
QQ：2987619807
