建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 ]bY]YNt{7]
> pP&/ 使用工具箱：基本工具箱 W)/^*,
Q7
tiHR&v 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 d]" 4aS
qc 5[ e 自由空间传输距离：10mm G3%Ju=
XNv2xuOc J VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 qq]Iy =
>3Q|k{97 1) 脉冲传输 yxo=eSOM
OTdijQLY 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
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HU`j I hYR4?e
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： )AQ^PBwp 2) 复数场 ~"CGur P
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i t: 传输时间用 来表示 =4a:)g'
S!.&# sc 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 !W9:)5^X
HOF$(86zqA 脉冲的载波频率为 ;ryNfP%
tmooS7\a 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： mV$ebFco0 o1 x 1SH 3) 时间傅里叶变换 }|Mwv
$`
G~YZ(+V%~ 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： '=n?^EPE3 v# d\YV{I 类似的定义同样适用于复数场 pUb1#=
Y}N\|*ye- 4) 包络函数 ~<m^
0f.j W O 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： 0)332}Oh 其对应的频域谱为： =abcLrf2G
?<TJ}("/ 
d*0 RBgn
hx$61 E= 1) 构建脉冲光源 |JxVfX8^ ehr-o7]( Wye* ~t PS:高斯脉冲光谱窗口 Cp6 S2v I
< $0is:] 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 |E v|A9J!
%
/VCjuV 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 ` 3qf}=Z`
49~d6fH STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) e~N&?^M
Q'/sP 5Pj STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) }kqh[`:
o$sD 9xx STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) [-])$~WfW
6]?mjG6 STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ]?tRO
6 dRhK+| STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 *c $[U{Px
vW 1^ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 pj$J A
73;Y(uh9 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 w\bwa!3Y
^ ` y7JXI: 
b &:v6#i
5H0qMt P 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 9\_AB .Z: 
"GO!^ZG] PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 e= IdqkJ%
6) 点击
，进行光程分析 {EoYU\x s6,~J F^ PS1：左图为相位vs频率图 *#T:
_
dLiiJ6pl* 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) '~D4%WKT
(p-q>@m 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 xs ZG(Tz PS1：时间偏移量为33.3656ps _QL|pLf-
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 .<%tu 0 r&]XNq'P9 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 d`^3fr'.4A
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 )D+BvJ Y"
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 v -}f
P
23gN;eD+m6 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 =!'9TS
PS：电场振幅在时域中的分布 JbPk C *.
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 $hhX su=
F1 #{ (uW PS:转换为真实的场 8z`Z Hn3=
PS：将包络函数转换为真实场 GW,EyOE+~
11) 其它场测量工具 u#76w74
W%L'nR~w$ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 6!\V| lVvcrU PS：在输出光场上划定线段 D
S U`(`
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 0/R;g~q@
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 Msqqjhoy
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 >+M[!;m}
MB)<@.A0 xMjhC;i {
QQ：2987619807
