建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 a[p$e?gka
Up0kTL 使用工具箱：基本工具箱 >R5A@0@d5
t1wzSG 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 oRZe?h^r#
m|3 Q' 自由空间传输距离：10mm Z<,Hz+
$gZ iW 8 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 i|m8#*Hd
z_Hkw3? 1) 脉冲传输 y?U@F/^}N
Vh>|F}%E 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 kW0ctGFYlf ?TJ4L/"(k6
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： H4W!Md 2) 复数场 t~ <HFY*w
&j,# 5f( 传输时间用 来表示 70 Ph^e)
%7 QS BL 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 yzZzaYv "/
0!oqP1 脉冲的载波频率为 %J Jp/I
suE8"v!sk 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： {Q c,Nl
[? 5h |aX 3) 时间傅里叶变换 a,(nf1@5
'#SZ|Rr6tX 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 9MH;=88q [Xt t T 类似的定义同样适用于复数场 [ r
~!=Am:-wr 4) 包络函数 B!&y >Z^$
&xA>(|a\&- 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： KDP"z 其对应的频域谱为： g9CedD%40
l fF RqZ 
{~w( pAx
![$`Ivro` 1) 构建脉冲光源 Bex;!1 J5n6K$ .d ?zQW9e PS:高斯脉冲光谱窗口 mln4Vl(l2M
!#~KSO}zW2 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ({@" {
:J_UXtx 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 *rbgDa Q
-agB ]j STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) m5&Ht (I%n
\F-n}Z STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) O2?yI8|Jn
E_I-.o| STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) $${ 3I4
R)ZzRz|/ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ~(-1mB,
tzfyS#E STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 qA\&%n^ j]
Ook\CK*nKe STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 U;TS7A3
Nsq=1)
< 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 uF1 4 ;
H C,5j)1 
F_g(}wE#
q
"U"fsAc# 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 QH4m7M@ni 
i 7PS=]TK\ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 4H;7GNu
6) 点击
，进行光程分析 U, 7 maHz3: PS1：左图为相位vs频率图 2O@ON/
}yn%_KQ0 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) ZMZWO $"K1
YgjW%q 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 aMGh$\Pg PS1：时间偏移量为33.3656ps fZr{x$]N0
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 5+!yXkE^e !vRN'/(Vyu PS:在中心位置处测量光场随波长变化 rir,|y,
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 2;*G!rE&*`
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 re/u3\ S
F):kF_ho 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 Lg(G&ljE@k
PS：电场振幅在时域中的分布 T^v o9~N*
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 l3BN,HNv+
?lgE9I] PS:转换为真实的场 /DH`7E
PS：将包络函数转换为真实场 :Zkjtr.\
11) 其它场测量工具 t Dah@_
r}e(MT:R' 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 m <z? 6VC H1%o)'Kut4 PS：在输出光场上划定线段 +PWm=;tcC
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 j DEym&-
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 frm[<-~ w0
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 w5)KWeGa
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QQ：2987619807
