建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 \1n (Jr.<
WU@_aw[ 使用工具箱：基本工具箱 $<&_9T#&w
)^"V}z
t 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 3 p?nQ
O)L
]%FP*YU4O 自由空间传输距离：10mm /eXiWa sQ
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vz VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 qK2jJ3)>
'iOa j0f 1) 脉冲传输 #sg
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~C g7 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 ;O{bF8 U \Y8 sIs
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： -Lb7=98 2) 复数场 ;vol Bfv
SyT{ k\[ 传输时间用 来表示 G!G:YVWXP
!y>up+cRjl 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 "M\rO!f:
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pj (" 脉冲的载波频率为 Uug R
Ht/#d6cQ 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： t.VVE:A^% ,=c( P9}^ 3) 时间傅里叶变换 cR,'aX
fR+{gazk
n 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： 4GG>n xO<%lq` 类似的定义同样适用于复数场 nt-_)4Fm
qN9 ?$\ 4) 包络函数 6K<o0=,jm2
oOAkwc%)b VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： 4<)*a]\c5M 其对应的频域谱为： z 0zB &}
suW|hh1/Ya 
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8O60pB;4 1) 构建脉冲光源 h(J$-SUs e>.^RtDF BS,EW PS:高斯脉冲光谱窗口 9V&+xbR&
}|N88PN 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 .J&89I ]U
quC$<Y 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 :RJo #ape
3 |LRb/| STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) BY HyqpP9
WPlf8* -fQ STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) f&$;iE
&(l.jgqg& STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) < 3*q) VT
PApr8Xe STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) $sg- P|Wo
d# $Pf=} STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 r!e W]M
I>vU;xV\m STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 L:mE)Xq2
:%j"l7=> 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 H"k\(SPVS
U:eX^LE7 
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JC~ 4 B3! 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 {D(l#;,iX2 
"rEfhzmyF PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Qb%;
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6) 点击
，进行光程分析 j)@{_ tv6; h6<i,1gQ1 PS1：左图为相位vs频率图 ZGI<L
O pU9:^ r 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) '+j;g
4KSq]S. 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 &+ PVY>q PS1：时间偏移量为33.3656ps |;t{L^
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 #902x*Z'c" I8B0@ZtV PS:在中心位置处测量光场随波长变化 8y_(Iu |:
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 K"5q387!
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 fk X86
0kls/^ 0, 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 x>BFK@#
PS：电场振幅在时域中的分布 }Y!s :w#
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 .m>Q lh
O'#;G e/, PS:转换为真实的场 8\:>;XG6f
PS：将包络函数转换为真实场 D To"{!
11) 其它场测量工具 GBR$k P
T"C.>G'[B 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 5WxNH}{ w2/3[VZ}l PS：在输出光场上划定线段 fO^s4gWTg
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 AFv v+
ss
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 !
9*l!(
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 QHUFS{G ]
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QQ：2987619807
