建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 WNa#X]*E)
GQvJj4LJp 使用工具箱：基本工具箱 p&O-]o8
m`Dn R`+ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 +'!4kwT R
f:K3 P[| 自由空间传输距离：10mm ;/- X;!a>
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2 VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 6 tDCaB
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5:y 1) 脉冲传输 c9<&+
b- FJMY 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 @ 9}SHS
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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： OM1pyt 2) 复数场 x#0B
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ZBf9Upg 传输时间用 来表示 `B GU
F#
a)"$j; 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 L74Sx0nk=
zB@@Gs> 脉冲的载波频率为 BGSqfr1F
=JK# "' 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： xdV $dDCT {R{Io| 3) 时间傅里叶变换 n oLb
+'{@Xe} 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： y~j YGN s (3iGuT 类似的定义同样适用于复数场 xn`<g|"#
:
~R:[T2P 4) 包络函数 A>OGU ^
CNRiK;nQ VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： xSal=a;k 其对应的频域谱为： tc%0yr9
N:yyDeGyW 
I$ #)k^Q
$> M A 1) 构建脉冲光源 KDmzKOl A8by5qU g'Id3 1r' PS:高斯脉冲光谱窗口 Dqu][~oQ
Db5y";T 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 -Z/'kYj?U
:: 2pDtMS 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 kpU-/ /lk+
u3XQ<N{Gj STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) "k%B;! We)
/t<C_lLM STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) m@W\Pic,j.
TiF2c#Q*y STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) $kM8E@x2
@N'0:0Nb_ STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) ?7:?OX
y,OwO4+y\ STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 HR>
X@ g<c
wV,l }Xb- STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 ZGHh!Ds;
=yZiBJ 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm mI[$c"!BD
H |K}m,g 
e#uk+]
M \f1]L|8d 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 ?[ts<Ltp 
s7~[ 7
PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 =`oQcIkz
6) 点击
，进行光程分析 T P5?%SlJ P i lV5Gg PS1：左图为相位vs频率图 D#~S< >u@
YVEin1] 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) W,[b:[~v
-}W ` 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 ZMVQo -= PS1：时间偏移量为33.3656ps \>>^eZ
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 m h4 `,N o5 fXe}pl@ PS:在中心位置处测量光场随波长变化 %j[DG_
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 #Ang8O@y
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 l*yh(3~}
# 1v>3H( 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 u7Xr!d+wR
PS：电场振幅在时域中的分布 6.! 3g(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 xTJ-v/t3<
Nd"Rt PS:转换为真实的场 5G-}'-R
PS：将包络函数转换为真实场 xGzp}
11) 其它场测量工具 A/xWe
4G%!t`? q 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 XgfaTX* "?lm`3W" PS：在输出光场上划定线段 -UPlQL
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 3>`CZ]ip}
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 #e!4njdM
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
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QQ：2987619807
