建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 O!\\m0\ e
t[cZ|+^] 使用工具箱：基本工具箱 fNaS?tV)
fDY#&EO: % 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 z+B"RV
7L&=z$U@m 自由空间传输距离：10mm |Gh ~Zu p
[2 cG 7A VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 }M9L,O*^
}<kpvd+ps= 1) 脉冲传输 Z:}d\~`x$%
7w{>bYP 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 ~nG?> s|Acv4| V
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： VDq?,4Kb 2) 复数场 !j?2HlIK+
QR($K W( 传输时间用 来表示 HGpj(U:`c
qTL] 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 M RdZ '
Ey!+rq} 脉冲的载波频率为 ']ussFaQ
bO%bMZWB!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： ; u0 MY z@3t>k|K 3) 时间傅里叶变换 %g4G&My@J
hqVFb.6[ 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： lclSzC9 )xuvY3BPB? 类似的定义同样适用于复数场 14p <0BG
Ojf.D6nY 4) 包络函数 g2 v 0!
@<O
Bt d 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： 0XBv8fg 其对应的频域谱为： w QX,a;Br
_f u?, 
wBUn* L
J
;=~QYn[ 1) 构建脉冲光源 ch}t++`l] j ,' $i[F' Ph'P<h:V PS:高斯脉冲光谱窗口 ljTnxg/?
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O$
7R<V 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 YULI
y-W
XP"lqyAi 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 Yp1;5B bp
I]|X6 STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) Gvk)H$ni
%EuJ~;x(Mg STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) |<l
sv
<0r2m 4z STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) i"~J -{d}
|gW>D=rkj STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 0 wCJNXm
WKib$(%f6 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 /d*0+m8
P5Y:c@u2 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 0HA`
$
\j/ s:Y 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 `<1o}r 7i
XjL)WgQ{i 
?32gug\i'}
: nZVP_d+ 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 59;p | 
S: IhJQ4K PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Nr?Z[6O|
6) 点击
，进行光程分析 -\OvOkr J3OxM--8" PS1：左图为相位vs频率图 h\#\hx
slC
38 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) @kCFc}
%l4LX~-: 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 \&K{v#g ~ PS1：时间偏移量为33.3656ps DlHt#Ob7
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 `52+ .*J+% a:*8S ovI PS:在中心位置处测量光场随波长变化 q#RUL!WF7U
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 N?Byp&rqI<
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 V(hM@ztN
v]UT1d=_T 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 s&UuB1
PS：电场振幅在时域中的分布 iI|mFc|V
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 [Yr }:B
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kjVUG >e> PS:转换为真实的场 }
+
]A?'&
PS：将包络函数转换为真实场 F x ek#
11) 其它场测量工具 u^HC1r|%
LhN?j5XqM 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ]_!5g3VQh -MEp0 PS：在输出光场上划定线段 ,E8 :!r)6
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 F|+Q i BO
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 RLy(Wz3%
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 0, b.;r
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QQ：2987619807
