建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 W*DIW;8p
?nSp?m; 使用工具箱：基本工具箱 WT!\X["FI$
#`L}. 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 >/`c mNmb
]XafFr6pe 自由空间传输距离：10mm WKJL<
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+G[HZ,FL VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 +2f J
`"b7y(M 1) 脉冲传输 )~mc1 U`b
JTB~nd> 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 4Hpu EV8Q b`|MK4M(
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： pfQZ|*>lkb 2) 复数场 ?uX6X'-
<J }9.k 传输时间用 来表示 ee0>B86tE
tKsM}+ fq 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 59Q Q_#>
Y6%OV?}v! 脉冲的载波频率为 H1j6.i}q
}=m?gF%3 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： qVe6RpS z==} ~|5 3) 时间傅里叶变换 cB F%])!
Wk6&TrWlY 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： E1ob+h:`d o4'4H y 类似的定义同样适用于复数场 S,9WMti4x
@=#s~ 3 4) 包络函数 wR+`("2{r
V//q$/&8( VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： _v=WjN 其对应的频域谱为： AbI*/ |sY
:XZom+>2n 
?[/, *Q%
'yRv~BA 1) 构建脉冲光源 e.ym7L]$O bK;a V& Bo\v-97 PS:高斯脉冲光谱窗口 7^ {hn_%;
$hp?5K M 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 by<@Zwtf
Q R$sIu@% 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 R{A/ +7!
poFjhq
/#( STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Pc4c Sw#5
)mVYqlU" STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) -?` l<y(
U9sub6w 6 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) o?
"@9O?
9+Bq00-Z$ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) !Ocg
k#NMD4(%O STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 sZBO_](S
6-}e-H STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 IMrOPwjc
2MzFSmhc" 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 :!15>ML;-
%)ov,p | 
vm}.gQ
xm, yqM!0A 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] ,"AjD 
2#}IGZ`Yp/ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 {:OVBX
6) 点击
，进行光程分析 @$} \ S T iEJ yd`P PS1：左图为相位vs频率图 *`'%tp"'+
;QD;5
<1 PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) P,=J"%a -
-vAG5x/ , 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 }mZ*f y0t PS1：时间偏移量为33.3656ps 8>;o MM
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 [ ;8fL @|A&\a-"J PS:在中心位置处测量光场随波长变化 3edK$B51;
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 vJ}
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 cty#@?" e
jF85bb$ 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 LgKEg9 0w(
PS：电场振幅在时域中的分布 I3b-uEHev
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 lfd{O7 L0b
Qnh1s u5 PS:转换为真实的场 A~SSu.L@
PS：将包络函数转换为真实场 0Hf-~6
11) 其它场测量工具 -z1o~~
X]%4QIeS 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 w`f~Ht{wYR R$`T"C" PS：在输出光场上划定线段 Y %8QFM
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 czi!q1<vg
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 vjS7nR"T
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 rn*VL( Yd(
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QQ：2987619807
