建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 E5rV}>(Y
RR[zvH} E 使用工具箱：基本工具箱 E&kv4,
;]grbqXVE 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 i%.NP;Qq]M
O e\(=R 自由空间传输距离：10mm 8 k-]u3
E& 6I`8 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 [nig^8
e,}h^^" 1) 脉冲传输 kH hp;<
p*0[:/4 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 3A`]Rk
r c[~S
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： gQ0,KYmI3_ 2) 复数场 0ex.~S_Oj4
f#:3 TJV 传输时间用 来表示 Y}R$RDRL
KHZ[drb6$ 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 Lcv czS T
<9X@\uvU.< 脉冲的载波频率为 Wr b[\
?-
Lq>lj`> 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： \7 8^ O nk tGO 3) 时间傅里叶变换 .%n_{ab1
LXX('d 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： o ]&q'>Rf
BM? !? 类似的定义同样适用于复数场 03 gbcNo
/5Qh*. (S 4) 包络函数 
5n2!Y\
aXj
UDu7 1) 构建脉冲光源 wJ2cAX;" &v .S_Ym K'
`qR PS:高斯脉冲光谱窗口 bdstxjJ`
jw{N#QDh 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 btEyvqs~X
M}[Q2v\ 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 }nPt[77U_7
d)-ZL *o STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) k@lJ8(i^qU
D% o(HS\E STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) G3TS?u8Q
u]NsCHKlT STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) i
kfJ! f
0=HB!{ @ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) kl:/ PM ^
G 0pq'7B STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 05ClPT\BCr
n(N u STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 El9T>!Z
:'w xm3f 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 3v_j*wy
c\o_U9=n 
@>46.V{P}B
MV$E_@pg 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 C2rG3X^~Jm 
j;}-x1R PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 5lHt ~hB\
6) 点击
，进行光程分析 V n5%%?]J %T N$ PS1：左图为相位vs频率图 DI8I'c-P
0o$RvxJ PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) % %X/gvaJ
@ xo8"kl 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Jm CHwyUK? PS1：时间偏移量为33.3656ps %52 e ^,//
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 A nl1+ [/hoNCH! PS:在中心位置处测量光场随波长变化 =t _+ajY%
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 7hn[i,?`
H
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 gnN>Rl
5_
Y S7lB PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 UUWRC1EtI
PS：电场振幅在时域中的分布 *bp N!2
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 ~`e!$=
- <x% PS:转换为真实的场 I \ 1E=6"
PS：将包络函数转换为真实场 XixjdBFP
11) 其它场测量工具
fIpS
P@$<
aoW2 c1`?Z 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 prS%lg>
> )Qq^?U PS：在输出光场上划定线段 1d49&-N
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 dY$nw
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 /x gC`]-
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 t9<BQg
Z*3RI5)dx l5 ^Q
QQ：2987619807
