建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 8rG l&
qnabw F 使用工具箱：基本工具箱 uG2Xkj
`kqT{fs 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 o~Bk0V=
Tq9,c#}& 自由空间传输距离：10mm :|?~B%-p[
;n3uV`\ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 |}M~ kJ)
p ^p'/$<6_ 1) 脉冲传输 !8wZw68"
imo'(j7 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 X=fPGyhZ `DI{wqV9
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： hCU)W1q# 2) 复数场 @:S$| D~
4aj[5fhb- 传输时间用 来表示 7'-)/Pk
{fAh@:{@ 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 z2rQ$O -#
;6DR .2}?> 脉冲的载波频率为 ~z\pI|DQ
o%vI kXw 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： mJwv&E @).WIs 3) 时间傅里叶变换 DH}s1mNMP
?whRlh 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： ~| X99?P Z rmnQ 类似的定义同样适用于复数场 # n U@hOfg
/AK*aRU^ 4) 包络函数 ~*66 3pA
@qg0u#k5 VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： hXV4$Dai 其对应的频域谱为： H=JP3ID>{
~@b9
T+ &x{+gZ
v&t`5-e-A 1) 构建脉冲光源 ,
I[^3Fn [i,5>YIk ;cS~d(% PS:高斯脉冲光谱窗口 5*G8W\
$
<[ g$N4 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 NTpz)R
>i><s>=I` 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 !nP8ysB
#Z2>TN STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) UiGUaB mF*
htdn$kqG
STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) - ~rr<D\
? RrC~7~ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ? X8K$g
M]8eW STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) Q%gY.n{=
hEdo,gF* STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 1CF 7
ZI#SYEF6 STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 C%x(`S^/
6Dr$*9 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 L!G9O]WB
7|{%CckN
l(0&6ENyj
Tko CyD9 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 hc@;}a\Y 
+e{djp@m PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 D6pEQdX`
6) 点击
，进行光程分析 {ra Esb-X h!JjN$ PS1：左图为相位vs频率图 Y/:Q|HnXQ
5sf fDEU]A 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) hg86#jq%
3'gd'`Hn/ 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 o/i5e= 9[y PS1：时间偏移量为33.3656ps '3Lx!pMhN
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 JydQA_ I5|S8d< PS:在中心位置处测量光场随波长变化 %_i0go, ^
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 ZQ-z2s9U
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 #h5Hi9LKf
ZRVF{D??"% 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 Qbe{/
PS：电场振幅在时域中的分布 se*pkgWbz
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 JzS^9) &
QdG?"Bdt2 PS:转换为真实的场 RIVN>G[;L
PS：将包络函数转换为真实场 DrVb x
11) 其它场测量工具 .Q6{$Y%l
!&`7 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 og h2kht \gPNHL* PS：在输出光场上划定线段 ;R-
z3C
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 2Dwt4V
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 @_ tA"E
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 , K"2tb
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QQ：2987619807
