建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 QL_9 a,R'r
1C' _I 使用工具箱：基本工具箱 \,5OPSB
E/_I$<,_y 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 P85@G
2
_r&,n\
T 自由空间传输距离：10mm y,QJy= ?
[:(^n0% VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 8e3I@mv
"`4V ^1 1) 脉冲传输 WVfwt.Y
}{.0mu9 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量
).b ,KSi 5g(`U+ ,*(
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： 7r4|>F 2) 复数场 mE}@}@(
d`+@
_)ea 传输时间用 来表示 ^*=.Vuqy
n6Qs ug$z 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 lEe<! B$d"
wjeuZNYf 脉冲的载波频率为 qu:nV"~_
8A ;)5! 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： gLL8-T[9 ? ]]d
s] 3) 时间傅里叶变换 *P.Dbb8vn
?|;q =p`t- 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： .!pr0/9B $ |V @3`0 类似的定义同样适用于复数场 k ED1s's
shAoib?Kw: 4) 包络函数 U$,W/G}m
_^5OoE"}! 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： JgmX =6N 其对应的频域谱为： R@8pKCL.
h vO 
,'f^K!iA
RMvq\J}w! 1) 构建脉冲光源 7(S 6 6 iUua!uC ;"K;D@xzh] PS:高斯脉冲光谱窗口 74p=uQ
!RD<" 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 %qYiE!%&
[ u.r]\[J 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 qG<3H!Z!ky
NlG~{rfI STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) f~0CpB*X
nde_%d$ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 7a_tT; f;
QK`5KB (k' STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) L
HW\A8
'OTQiI^t= STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Z.l4<
Id}/(Pkq STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 =G,wR'M
R ~ZcTY[8 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ?-Zl(uX
u$38"&cmA 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 BH"OphE
x=M% QFe 
?bH&F
2t[P-on 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 e1OGGF%E n 
h0O t>e" PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 _@5|r|P>
6) 点击
，进行光程分析 .<Rw16 O 2Wn*J[5 PS1：左图为相位vs频率图 T@%\?=P
o"!C8s_6 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) .sCj3 sX*
0H/)wy2ym 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 *671MJ 9 PS1：时间偏移量为33.3656ps 3%[;nhb A7
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 Iz^vt#b "P9(k> PS:在中心位置处测量光场随波长变化 :;hz!6!
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 F1)5"7f
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 AxtmG\o>
lD S F 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 IE|? &O
PS：电场振幅在时域中的分布 g7" 2}|qxo
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 YSh@+AN
，即显示某线段上光场的分布及特性 M>_ vsI^I' V,h}l" PS：在输出光场上划定线段 "g,`K s ];
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 Z%Fc
-KVt
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 o (k{Ed
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 v YJ9G"E
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QQ：2987619807
