建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 :D 2GLq *\
0%\fm W j 使用工具箱：基本工具箱 /s(PFN8#Y
5?(dI9A"K 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 i[.7 8K-s
q:jv9eL.O 自由空间传输距离：10mm !](Mt?e
D "fjk 1 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 "<&o ;x<
X9" T(` 1) 脉冲传输 NX;{L#lQ
-s0J8b 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 oz3!%' }p)a 7xn}
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： ? )IH#kL 2) 复数场 3|3 ad'
nddCp~NX 传输时间用 来表示 w c}x
[cS
v=uQ8_0~N 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 xTcY&
,gkWks l9 脉冲的载波频率为 ">fRM= fl
&
}"I! 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： \
sz ](X !#ol G}#[ 3) 时间傅里叶变换 EjEXev<]
^ 6t" A 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： :}SR{}]yXs `C6,**`R$k 类似的定义同样适用于复数场 cZWW[i
$x+ P)5) 4) 包络函数 r|3 u]rt
iN@|08 VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： mII8jyg*c 其对应的频域谱为： hSh^A5
/
@ <'a0)n> 
98{n6$\
n 2F*a 1) 构建脉冲光源 M&/e*Ta5 :}v:=c k QX(t@V P PS:高斯脉冲光谱窗口 d;r,?/C
8h|~>v 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 G%%F6)W
6H|T ) 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 ZU9Rvtb KB
Mw;^`ZxT STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) " M&zW&
"KY]2v. STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) %Si3LQf
U[@B63];0 STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) :f R GXrn
I =K<%. STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) kw1L m1C
z-S8s2.Fd STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 f5n AD
qMBEJ< o STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 6<n+p'+n
,=}+.ax 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 -r{]9v2j
u,@x7a,z 
%U97{ y
Lk XF~ 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 @hOY& 
8O^z{Yh7 PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 maQOU1
6) 点击
，进行光程分析 Y3l uU&' Bq \WG=Fd PS1：左图为相位vs频率图 _3_o/I
IBv9xP]BZ 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) s3 gT6
xx%*85 < 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 bEzy KrN\ PS1：时间偏移量为33.3656ps T:udw
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 k%cT 38V* gO! :WD PS:在中心位置处测量光场随波长变化 (Yc}V
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 /vFdhh
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 9'\*Ip^
)XD$YI PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 uacVF[9|W
PS：电场振幅在时域中的分布 e&="5. ik
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 :B 4X/
? u M2|Nk PS:转换为真实的场 cz*Z/5XH
PS：将包络函数转换为真实场 >K;C?gHo
11) 其它场测量工具 2ISnW zq;
j} DG +M 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 j&=!F 3[ k%ckV`y PS：在输出光场上划定线段
]4oF!S%F
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 |Ns[{/
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 6rzXM`cs
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 J$i5A9IUr
p%y|w [,p[%Dza
QQ：2987619807
