建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 vm}G[
!S,pRS+ 使用工具箱：基本工具箱 l,y^HTc}7/
?5~!i9pY 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 O/9fuEF
>\bPZf)tJ) 自由空间传输距离：10mm x#
8I Z
8=4^Lm VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 ;=p;v .l
{B ^pnLc 1) 脉冲传输 n\>.T[$"
}x0Z(
` 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 `|,tCM&- #313
(PWH
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： #W5Yw>$ 2) 复数场 SLh~ _ 5
3yMt1 fy 传输时间用 来表示 3-
)kwy6L
]h8/M7k 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 . tp=T
+Ag#B* 脉冲的载波频率为 U_Y;fSl >
\e0x ,2 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： 9|a)sb7/ 8A_TIyh? 3) 时间傅里叶变换 T &*eOr
M6x;BjrV 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： u'Pn(A@1R }wL3mVz 类似的定义同样适用于复数场 G>j "cj
W_D%|Ub2X 4) 包络函数 z1qUz7
3G(skphE 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： I ,9~*^$ 其对应的频域谱为：
i ~P91
R\
e#$"a5 
-;S3|
w6v1 q:20 1) 构建脉冲光源 3H <`Z4;
/0!$p[cjm |vT=Nnu PS:高斯脉冲光谱窗口 c0hdLl; 5
i59k"pNm 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ]o!&2:'N`
J Z NyC! u 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 4Xr"d@2(
C64eDX^ STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) o"f%\N0_8
EK .c+Or, STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) a6 * Y%?
5I_hh?N4Z STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths)
nFVbQa~
.Btv}b STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) s'2 y%E#
:e52hK1[T STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 m(h/:JZ\
ZS| Z98 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 N6f%>3%1|.
>4#tkv>S. 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 wfW S-pQ
l.yJA>\24I 
F ^[M
X%*brl$D 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 #SK#k<&P 
Q=MCMe PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 /XbY<pj
6) 点击
，进行光程分析 18J.vcP (#C B q PS1：左图为相位vs频率图 R ^F 7a0"
P=}H1 # PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) 0 %C!`7
~4}*Dhsh 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 B/:> {2 cm PS1：时间偏移量为33.3656ps 01UqD doj
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 gE-l M/w IZzhJK M1V PS:在中心位置处测量光场随波长变化 (4E.Li<O
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 |~Htj4K/
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 X *43!\
R4[. n@ PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 F<H`8*q9
PS：电场振幅在时域中的分布 ZY~zp C_
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 &8I WDx.7}
=]2
b 8 PS:转换为真实的场 eimA *0Cq
PS：将包络函数转换为真实场 iW1$!l>v
11) 其它场测量工具 }6yxt9
*S,v$ VX 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 =<Zwv\U (e>RNn\ PS：在输出光场上划定线段 ?tW%"S^D
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 rHA/
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 Hz8Jgp
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 xP<H,og&x=
./aZV dw=Xjyk?h
QQ：2987619807
