建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 v/G^yZa
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9 使用工具箱：基本工具箱 5R#:ALwX:
G*^4 CJ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 3T@`V FbE
2!Pwg0 %2 自由空间传输距离：10mm %VgK::)r
n,|YJ, v[ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 FHZQyO< |
$/P\@|MqYQ 1) 脉冲传输 ^|%7} =e
j(Tk6S 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量
1);E!D[ -k@Uo( MB
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： "I 45=nf 2) 复数场 >
,P,{"
:J6F I6 传输时间用 来表示 )$E'2|Gm/
?B: ],aztf 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 lJBZ0
a(+u"Kr
z 脉冲的载波频率为 !Ka~X!+ \
KKJ a?e`C 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： VN<baK%] 2rX}A3%9^^ 3) 时间傅里叶变换 X\]Dx./
N+ ei)- 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： |>=\
VX17 v!rOT/I 类似的定义同样适用于复数场 yI*h"?7T
%967#XI[y 4) 包络函数 VV=6v;u`
Y@V6 /D} 1 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： Bd*\|M 其对应的频域谱为： I$Fr 8R$
+P "u1q*+p 
2dBjc{
w'!J 1) 构建脉冲光源 * uZ'MS %Wb$qpa $*dY f PS:高斯脉冲光谱窗口 F5f1j]c
#.~lt8F 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 k X]p;C
J~rjI24 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 4 {3<
`
@NJJ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) `v$B ib)
b 'y W+ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) v`u>; S_
?anK SGfj STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 2HJGp+H
Q##L|*Qy STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) D
z5(v1I9A
z`rW2UO#a` STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 gT4H?
#UB
`_H^k !^ STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 'O]Ja-
Kkz 2N 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 p` LPO
pNR69/wGi 
&T/}|3S
H!ISQ8{V 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 2T#>66^@q 
7u7 <"?v= PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 r<L>~S>yb
6) 点击
，进行光程分析 k34!*(`q db.E-@W.OI PS1：左图为相位vs频率图 4 jeUYkJUM
`` mi9E 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) #NLLl E E
N8: &v 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 l<mEGKB# PS1：时间偏移量为33.3656ps dd%-bI^
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 C]+T5W\"<B M.R] hI PS:在中心位置处测量光场随波长变化 6M758 K 6v
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 PNMf5'@m
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 xd`!z`X!,s
pu*vFwZ 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 RDu'N
PS：电场振幅在时域中的分布 \V,;F!*#G
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 ,o)U9 <
)vFZl] PS:转换为真实的场 #GHL F
PS：将包络函数转换为真实场
S*1Km&
11) 其它场测量工具 A{Q :,S)
#D{//P|; 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 ly] n2RK ;hLne0|)} PS：在输出光场上划定线段 kDG'5X;+
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 k99ANW
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 Y)I8( g}0
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 $yx34=
(g@e=m7Q Vhs:X~=qL
QQ：2987619807
