建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 {~g7&+9x*
qOyS8tA.H 使用工具箱：基本工具箱 P$ b5o
ib]<;t 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 rniL+/-uU
SZ4@GK 自由空间传输距离：10mm @LU[po1I
jt3W.^6HO VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 T# tFzbr
R*ex!u60M 1) 脉冲传输 l9 6 AJB'
[% Dh0hOg 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 /@&uaw NFur+zwv
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： b-c6.aKf| 2) 复数场 chuJj
IY
[5b[ztN % 传输时间用 来表示 s1%2({wP
GV9pet89yu 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 %2G3+T8*x
C<^S$ 脉冲的载波频率为 6is +\
dj 6Lf 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： 0r&FH $ >u
.u#d e 3) 时间傅里叶变换 VF7H0XR/k5
<`A!9+ 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： ^il gd +$^ [ r 类似的定义同样适用于复数场 6p,}?6^
2|M,#2E- 4) 包络函数 r"5\\ qf5*
]<fZW"W< q VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： f,-'eW/j 其对应的频域谱为： ,
d4i0;2}+
) I . uqG 
G6"4JTW O
p1ER<_fp 1) 构建脉冲光源 fX&g. f H M|$A)D1 <(~geN PS:高斯脉冲光谱窗口 Tl^)O^/
Zk gj_ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 ]b^bc2:
j8t_-sU9 i 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 7H[. o~\
#Pq6q.UB STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) @c ,=c+-
?3iN)*Ut STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) wS:`c
J
-dUXd<=ue STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) Sa6YqOel@
KH[Oqd STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) gLg\W3TOi
vmtmiN8;d STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 %vrUk;<35
6rAenK-% STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 sQY0Xys<4
^F/H?V/PX 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 `+WQ^dP@
gHU0Pr9 ' 
m] IN-'
;cWFh4_ 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 XZPq4(,9} 
Uw>g^[V; PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 RXbZaje$
6) 点击
，进行光程分析 mY]R~: k5GJrK+ PS1：左图为相位vs频率图 X]%n#\t,]
2` h 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) !iGZo2LV
q?Mmk h)g 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 sMb+4{W&6 PS1：时间偏移量为33.3656ps q VJC O-K|
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 e p \a :U#4H;kk~j PS:在中心位置处测量光场随波长变化 e%&/K7I "?
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 5A"OL6ty
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 sMqAuhw$.
rIF6^? PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 6rzXM`cs
PS：电场振幅在时域中的分布 0SWec7G
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 [,p[%Dza
'd=B{ 7k@ PS:转换为真实的场 5a yH5=(t
PS：将包络函数转换为真实场 e? !A]2
11) 其它场测量工具 ^T/d34A;SP
Yf,U2A\ 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 |< 1 '|l1-yD_ PS：在输出光场上划定线段 GbZqLZ0
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 HrQft1~N
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 XQL]I$?
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 elm]e2)F
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QQ：2987619807
