建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 {cUGksz]}
}h sNsQ 使用工具箱：基本工具箱 z4 <_>)p
et/ :vLl13 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 q9dplEe5
! u'xdV+bf 自由空间传输距离：10mm u]Q}jqiq"
wAw1K 2d VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 RcO"k3J
&XV9_{Hm 1) 脉冲传输 ^.R!sQ
ZY 8w1:'
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 G pI4QzR oN[}i6^,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： UWnF2,<s; 2) 复数场 %Z4*;VwQ
8 h0C G] 传输时间用 来表示 8{=|<
SswcO9JCX3 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 ht*(@MCr<
78{9@\e"0 脉冲的载波频率为 ii_k gqT^
"AZ|u#0P 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： 4b[bj").A P
JATRJ1. 3) 时间傅里叶变换 xxyc^\$
Wlxmp['Bh 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： m5iCvOP U#c Gd\b 类似的定义同样适用于复数场 JRi:MWR<r
" >.tPn 4) 包络函数 D{s87 h
^utOVi 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： S9Oz5 _x 其对应的频域谱为： (D%vN&F
*~g*J^R} 
-Uy)=]Zae
n<bU' n 1) 构建脉冲光源 bS;_xDXd %-yzU/`JF lHtywZ@%3 PS:高斯脉冲光谱窗口 J{^md0l
o_`6oC"s 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 b6
% m*~
! p/SX>NJ 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 @]%e L
Ij7P -5=< STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) {h|<qfH
cF w-JM< STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) >STth PO
EP#2it]0] STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) )-_^vB
#<< el;n STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) p~@,zetS
O_8 SlW0e STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 x)*Lu">
aSvv(iV STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Nna.N U1
0t? o6 e 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 o *J*} y
&Gh0f"? 
LW v<mtuYf
&'$Bk5 D@G 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 /Ne#{*z)hO 
S[exnZ*Y PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 R|8v dZ%@
6) 点击
，进行光程分析 +#MXeUX" fr/EkL1Dl PS1：左图为相位vs频率图 4`Ud\J m[s
It [51NMal PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) ?{q Un8f2
8In\Jo$|q> 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 7S }0Kuk) PS1：时间偏移量为33.3656ps s{@R|5
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 Jz` j N~ uP'L6p 5 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 4>= M"D hB
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 2.aCo, Kb;
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 >`0U2K
o6MFMA+vi 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 `.MZ,Xhqi"
PS：电场振幅在时域中的分布 Nu6NyYs
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 Sv M\9
FE\E%_K'n7 PS:转换为真实的场
^wolY0p
PS：将包络函数转换为真实场 h p|v?3(
11) 其它场测量工具 =\< 7+nv
oRCc8& 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ]gq)%T] i]r(VKX PS：在输出光场上划定线段 9m
M3Ve*
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 pq{`WgA^
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 $(9QnH1KY
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 [Kwj
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`f>!/Zm%9 @3?>[R
QQ：2987619807
