建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 UGhW0X3k
^ckj3Y#; 使用工具箱：基本工具箱 , M\j%3
cPpu 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 hc-lzYS
HQq`pG%m6 自由空间传输距离：10mm &EAk
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v"z (JF VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 x}tKewdOSe
H4M{_2DO 1) 脉冲传输 }qc#lz
zuUT S[ 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 8 AT;8I<K U?bG`. X
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： 9*#$0Y= 2) 复数场 '5'3_vM
MV%Xhfk 传输时间用 来表示 hVMYB_<~
!8.En8Z<D- 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 }qer
]]>nbgGn# 脉冲的载波频率为 :3JCvrq
}o-|8P:Y 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： 2
9q?$V( Mv|vRx^b 3) 时间傅里叶变换 31WZJm^
`SCy<w3$+[ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： K!GUv{fp \CcmePTN#x 类似的定义同样适用于复数场 IuNkfBe4m
@4;&hP2Z: 4) 包络函数 #nKRTb+{
X]qCS0GD' VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： 5N\+@grp 其对应的频域谱为： Ig<}dM.Z[
d!o.ASL{ 
sp|q((z{
Bb~5& @M|N 1) 构建脉冲光源 M~-h -tG Sa Cx)8ul0 wTT R oeJ} PS:高斯脉冲光谱窗口 QV0M/k<'
't7Z] G 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 */nuv
k
(#oYyM] 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 :AZp}
i< mev L
STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) j~epbl) pC
F#s u5<d STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) V"O 9n [ |
{(;B5rs STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) {gsW(T>)
qYiv STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) /9 pbnzn
3)Zu[c[%'J STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 (v!mR+ \x
ZPl PN;J^1 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 [UoqI U
L;3aZt,#O 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm okz]Qc>G
Wm(:P 
g92dw<$>
` NQ{)N0! 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 fWj@e"G 
6GzzG P^ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 -,^WaB7u\
6) 点击
，进行光程分析 yw'ezpO" &U&Zo@ot"x PS1：左图为相位vs频率图 jn^fgH ?
zka?cOmYF[ 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) 1aq2aLx
ZOu R"9] 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ~T 02._E PS1：时间偏移量为33.3656ps /ERNS/w
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 4: U0f;Fs @bT3'K-4 PS:在中心位置处测量光场随波长变化 KzG_ <<
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 0R|K0XH#$
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 zw]3Vg {T
Y%g "Y 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 cz#_<8'N
PS：电场振幅在时域中的分布 FZ p <|t
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 WNa3^K/W{
IcFK,y%1 PS:转换为真实的场 oIb)
Rq! m
PS：将包络函数转换为真实场 ;g9% &
11) 其它场测量工具 \i0-o8q@I
D #jX6 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Hd 0Xx}3& * Tp]h 0 PS：在输出光场上划定线段 4UD' %}>y
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 # h N.=~
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 (;UP%H>
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 skR,-:"8
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QQ：2987619807
