建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 }p)a 7xn}
|D'!.$7% 使用工具箱：基本工具箱 @\-*aS_8>
Rdd9JJsVd 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 l9y %@7
wt_ae|hv 自由空间传输距离：10mm \0qFOjVj
vj#m#1\ f VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 /<O9^hA|
Fgh an.F 1) 脉冲传输 5 *B'e{C
x< d ew 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 > -fXn "4*QA0As
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： Xh~oDnP 2) 复数场 F[v^43-^_
4h}\Kl 传输时间用 来表示 5rA>2<\pQ
>u
.u#d e 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 VF7H0XR/k5
<`A!9+ 脉冲的载波频率为 ^il gd
LzB*d 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： dW^#}kN7V 2|M,#2E- 3) 时间傅里叶变换 r"5\\ qf5*
]<fZW"W< q 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： f,-'eW/j ,
d4i0;2}+ 类似的定义同样适用于复数场 Z3Xgi~c
G6"4JTW O 4) 包络函数 9<Th: t|w
p1ER<_fp VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： fX&g. f H 其对应的频域谱为： :3}K$
<(~geN 
_9/Af1 X
]b^bc2: 1) 构建脉冲光源 t{ridA} vZSwX @0 #Pq6q.UB PS:高斯脉冲光谱窗口 \5)
ZI' q
ia-&? 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 34vH+,!u
Oo%%f+ 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 YE@!`!`d:
Fi+ ,omB& STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) ".fnx 8v,
??P> HVx STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) hN1{?PQ
7q^a@5f BG STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) .-p?skm =a
t\<*Q3rl- STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) )|S!k\^A
7I6& *I STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 !z?:Y#P3
[#2 z=Xg STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 G9>
0w)r
S3 /Z]?o 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 js=w!q0)9
k%cT 38V* 
gO! :WD
5CM]-qbf@ 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 n11eJEtm 
xTdh/} PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 x$V[xX
6) 点击
，进行光程分析 " 1$hfs ()@+QE$ PS1：左图为相位vs频率图 / =:X,^"P
<F5x}i~(C 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) e%&/K7I "?
5A"OL6ty 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 sMqAuhw$. PS1：时间偏移量为33.3656ps rIF6^?
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 sZ7BBJX2K I78huYAYA PS:在中心位置处测量光场随波长变化 c
]&|.~2 &
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 z4c{W~} `
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 25`6V>\
09rbu\h PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 rc]` PV
PS：电场振幅在时域中的分布 Zo36jSrCL
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 "zBYh Zr
w#`E;fN' PS:转换为真实的场 Y+#Vz IZw
PS：将包络函数转换为真实场
W J$!W
11) 其它场测量工具 4P}<86xk
@,v.Y6Ge 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 djtCv;z Ycve[31BDd PS：在输出光场上划定线段 *H,vqs\}y
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 YXhxzH hPd
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 Q+'QJ7fw'|
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 6N'v `p8
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QQ：2987619807
