建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 Ee}|!n>
;7s^slVzF 使用工具箱：基本工具箱 `W1uU=c
fCUx93,>z 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 wY ItG"+6
.9x* YS 自由空间传输距离：10mm 0qNk.1pv
r 2#G|/=@ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 3r+c&^
8gNTW7W/ 1) 脉冲传输 QP\:wi
h. R46 : 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 Pi"?l[T0 k9*UBx
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： 1_{ e*=/y 2) 复数场 1,=:an
H_f8/H 传输时间用 来表示 !k%
PP
m ^XO77" 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 2o(O`;z
"=DQ { (L 脉冲的载波频率为 cz IEkm
h^rG5Q 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： e^ N~)Nlj :"#
"{ P 3) 时间傅里叶变换 b * \
oQ
~9o@1TO:v 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： 0B8Wf/j?M *-=/"m 类似的定义同样适用于复数场 *
;sz /.
<k8WnA ~Fl 4) 包络函数 =LLpJ+
fLs>|Rh 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： Vq0X :<9 其对应的频域谱为： F-ZTy"z
ffk >IOH 
j_,/U^Ws|f
OP+*%$wR 1) 构建脉冲光源 B~}BDnu 6 %0y -f (L4llZ;q PS:高斯脉冲光谱窗口 rNhS\1 -
l@SV!keQ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 r&xIVFPI[
GmNC w5F 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 _YlyS )#@
g~-IT&O STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) e=h-}XRC
T\Xf0|y STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) FWeUZI+
HdlO Ga6C STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) MPnMLUB$\
> A@yF? STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) |in >`:qk
]0<K^OIY STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 Hc8^w6S1@
JtSw bdN STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 +pS o(e(
Q*Jb0 f 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 0=
bXL!]
1E!.E=Y ?M 
I-8I/RRkmP
]6^S: K_" 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 2?LPr 
E3p$^['vx PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Ie!">8."
6) 点击
，进行光程分析 VFawASwQ A- m IWTa PS1：左图为相位vs频率图 @VHstjos^V
R#Yj%$E1 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) !/H `
4s Sw7` 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 %I`'it2d PS1：时间偏移量为33.3656ps zQO 1%g
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 Ar~<l2,{r a5m[
N'kah PS:在中心位置处测量光场随波长变化 dm" x?[2:
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 x(Uv>k~i}
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 s+_8U}R
8 [,R4@ 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 6qmV/DL
PS：电场振幅在时域中的分布 5`&@3
m9/
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 #F3'<(j
N!<l~[rc PS:转换为真实的场 `K@N\VM
PS：将包络函数转换为真实场 ODKh/u_
11) 其它场测量工具 $<=d[ 6
@N[<<k7g 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 r/':^Ex yYe>a^r4R PS：在输出光场上划定线段 BZTj>yd
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 [oBRH]9cq
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 mHW%^R=
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
