建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 9}$'q$0R]
wo5fGQJ 使用工具箱：基本工具箱 c1ptN
kzmw1*J 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 1~y\MD*-j
e'T|5I0K 自由空间传输距离：10mm h@jk3J9^
3XcFBFE VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Qb#iT}!p%
!0X/^Xv@= 1) 脉冲传输 o?/fObV@(
,A[NcFdCB 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 F *p@hl UT VqoCHA
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： E_-g <Cw 2) 复数场 &Ivf!Bgm{Z
f0 "_ {\ 传输时间用 来表示 `]4tJJy$
'J8Ga<s7C 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 'Esz #@R
@Px_\w 脉冲的载波频率为 _rz7)%Y'#$
{sF;R.P&r 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： Np@RK1} =)f5JwZPG 3) 时间傅里叶变换 h3j` X'
e]@
B61lc 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： t/J|<Ooj? .o) 类似的定义同样适用于复数场 uJU;C.LX
Le 2rc *T 4) 包络函数 O |0V mm
1pM>-"a8j 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： B4{F) Zb 其对应的频域谱为： `<(o;*&Gd
lyw)4;wt\ 
I] Ws
4[rX\ ?^e 1) 构建脉冲光源 z_%}F': #Yx
/ubg6 [<.dOe7| PS:高斯脉冲光谱窗口 A'suZpL
uQ3W = 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 d RHw]!.
/ ! aVv 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 Erm]uI9`
ntn ~=oL STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ] uXmug
3u oIY Y STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) z'}z4^35,
3w8v.J8q STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) Z9 zsvg
.NMZHK?% STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) b
q8nV
*~^M_we j STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 V Ku|=m2vB
?'U@oz8 B STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 \Wb3JQ )
* & : J 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 (t"e#b(:
G& @_,y| 
scyv]5Hm!
KP CZiu7 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 +@MG$* }Oz 
K QCF " PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 xpWY4Q
6) 点击
，进行光程分析 JPq ' C$ @!B% y nrG PS1：左图为相位vs频率图 vlPViHF.
j9|1G-CM 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) \xX'SB#.l
+GT"n$ )+ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 vq1u !SY PS1：时间偏移量为33.3656ps y|(?>\jBl
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 %) =c# H1 J'*`K>wV PS:在中心位置处测量光场随波长变化 wcL|{rUXba
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 e84O
6K6o
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 {
P @mAw
.s>.O6(^% 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 Ex5 LhRe>=
PS：电场振幅在时域中的分布 >uwd3XW5
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 w5q'M
5)i+x- PS:转换为真实的场 (4IH%Ez){
PS：将包络函数转换为真实场 )b-KF}]d
11) 其它场测量工具 tw&biLM5T
(
\7Yo^ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 M8|kmF\B 838@jip PS：在输出光场上划定线段 gNSs T])
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 -qpe;=g&f
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 ,Ofou8C6
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 F<(?N!C?@
uOb}R y>&
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QQ：2987619807
