建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 +]!`>
o4Bl!7U 使用工具箱：基本工具箱 gUrb&#\X
7%(|)3"V 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 v7 l4g&
JKFV7{ %Gl 自由空间传输距离：10mm j&S8x|5
fGv`.T _d VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Q9~UL^bF
\sy;ca)[6g 1) 脉冲传输 =&- hU|ur
oc2aE:>X 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 MI!JZI$z5 Wv
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： Oc]&1>M 2) 复数场 |sw&sfH[FD
!6wbg 传输时间用 来表示 biFN]D
F7(~v2| 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 ;'Pi(TA)
]Mh7;&<6[ 脉冲的载波频率为 d E@R7yU@
q5$z:'zE 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： u&=SZX&G k zr0_SCh;2 3) 时间傅里叶变换 ,x+_/kqx
o(W|BD! 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： k?.HW?=zy %@! Vx 类似的定义同样适用于复数场 ^}2 ie|
u1 u u_* 4) 包络函数 X7sWu{n
'D Qp 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： YkcX#>, 其对应的频域谱为： Ne]/ sQ0
i\S } aCm 
5L<}u` 0J
(BC3[R@/l 1) 构建脉冲光源 jl<rxO?-F vf@d (g `d=$9Pi PS:高斯脉冲光谱窗口 (8s]2\/Ar
IbpE@C 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 1T n!.E *
+a&-'`7g 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 N0 c+V["s
B{ NKDkDH STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) `4cs.ab
{uO8VL5+Qx STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) !MB %
O.=~/!( STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) /UjRuUC]
UTUIL D STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) % _1~z[Dv
Wuo sr3P STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ]t1)8v2w>
-3Vx jycY STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 VzpPopD,QW
Qd!;CoOmZs 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm ^lu)'z%6
hzPx8sO 
yQhrPw> m
5S$HDO& 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 )X\.Xr-6q 
8Mg4y1)RU PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ;lX: EU
6) 点击
，进行光程分析 V{Idj\~Jh 7^KQQ([ PS1：左图为相位vs频率图 *8/Q_ w
W\U zw,vI 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) ]rn!+z
[p!C+ |rro 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 P>pkLP}
Vo PS1：时间偏移量为33.3656ps #Op fc8pm'
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 S97.O@V!$ =JO|m5z8> PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ~c?yHpZx%
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 #TW$J/Jb
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 r=L9x/r
>Fx $R ty PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 cw"x0 RS
PS：电场振幅在时域中的分布 DGHX:Ft#
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 Kz3u
|,dMF2ADc PS:转换为真实的场 a4 `@z:l
PS：将包络函数转换为真实场 }~QB2&3
11) 其它场测量工具 .2x ypL8(
#yr19 i ? 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 {k?Y : FbFUZ^Zj PS：在输出光场上划定线段 A$XjzT R
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 Q(]-\ L'
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 &p ;};n
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 Z(as@gj H
D4'XBXmb '12|:t&7
QQ：2987619807
