建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Ad@))o2
JF: QQ\ 使用工具箱：基本工具箱 Eqp?cKrj i
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H 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Jc` LUJT
cX7xG U 自由空间传输距离：10mm (z ;=3S
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VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ukS@8/eJ
$'L(}gNv5 1) 脉冲传输 .g(yTA
4mNL;O 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 p'KU!I } [Gh T.
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： "h$A. S 2) 复数场 (W=z0Lqu
dMeDQ`c`W 传输时间用 来表示 zJ|Ek"R.
U lj2 Py} 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 Xa[gDdbL
W>wE8? _, 脉冲的载波频率为 ;]Y.2 J
Ywr^uy1V,/ 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： UgSSZ05Lq g@MTKqs 3) 时间傅里叶变换 >W.Pg`'D
pL-p 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： KDRIy@[e 5y}}?6n+ 类似的定义同样适用于复数场 {-Yp~HQF
lsJ'dS 4) 包络函数 ZN%$k-2
b=K VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： c Q*:U@ 其对应的频域谱为： FK @rZP
bi#o1jR 
:#d$[:r#
yZmQBh$ 1) 构建脉冲光源 )l [ +7 )"t =sFxaB ^4B6IF* PS:高斯脉冲光谱窗口 sw{EV0&>m
c!{.BgGN 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 =ZzhH};aX
~}8 3\LI} 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 78dmXOZ'_h
(tyo4Tz1 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) g 4Vt"2|
JS ({ au STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) ;`X -.45
5T8X2fS: STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) {YK6IgEsJe
2}~1poyi> STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) isW B)$q
uDH)0# STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 s8@f Z4
rIW`(IG_ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 84)S0Y8w
cO)GiWE 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm HmbTV(lC
*=^_K`y 
o=;.RYi
N 4)& K[ 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 ~ z32%k 
2[j|:Ng7 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ou,W |<%
6) 点击
，进行光程分析 r-4I{GPb (t<i? >p PS1：左图为相位vs频率图 2=F_<Jh|+
;PG'em PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) N;r,B
rLh490@ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 OSfwA & PS1：时间偏移量为33.3656ps E<-}Jc1
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 u+ 8_et5T 6Oo'&3@ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 *DDfd n
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 z_A%>E4
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 4 .H!rkMM
OjrQ[`(E PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 /*r MveT
PS：电场振幅在时域中的分布 ]vKxgfF
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 Y* wbFL6`
<C${1FO7If PS:转换为真实的场 %4n=qK9T 5
PS：将包络函数转换为真实场 q .Z0Q
11) 其它场测量工具 F^A1 'J
(:-DuUt 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 zx=A3I%7 A 8b6:n1<fn PS：在输出光场上划定线段 ]r|.\}2Y7
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 ,Z MYCl]
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 `z+:Z>>
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 ks(PH6:]<
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QQ：2987619807
