建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 9k[9P;"F:
R_S.tT! 使用工具箱：基本工具箱 jOD?| tK&
"Os_vlapHo 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 R,=fv
SOvF[,+ 自由空间传输距离：10mm 4|#WFLo@
QnX(V[ VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 i<g-+ Qs
CQDkFQq-dq 1) 脉冲传输 t9IW/Q
|)/aGZ+ 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 =rX>1 yyy|Pw4:Z
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： !m?-!: 2) 复数场 i8HTzv"J
0}dpK $. 传输时间用 来表示 }?v )N).kW
;@E$}*3[>V 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 }| 5Pr(I
fL7xq$K 脉冲的载波频率为 >t_ 6B~x9
dzrio-QU~ 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： 4x[S\,20 GF=g<H
M 3) 时间傅里叶变换 uOdl*| T ?
[Cv/{f3]u{ 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： w_u\sSQ`! CYYU 7 类似的定义同样适用于复数场 W-lN>]5}m
@cB$iP=Z4 4) 包络函数 %vi<Ase g
hp L;b M' 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： 4d;8`66O 其对应的频域谱为： 8E]F$.6U
*$ %a:q1U 
"OnGE$
lQkQ9##* 1) 构建脉冲光源 %FI E\9 UFb )AnK 0}q uG^%_ PS:高斯脉冲光谱窗口 xe&i^+i
@/-\k*T 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 l8 #EM1g-
3n}?bY8@5_ 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 (0y~% J
_~ iw[*#u STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) $[=%R`~w
]}2ZttQ? STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) )~ h}
#" iu| D STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) "vE4E|
_MX>#!l STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) :'*~uJrR
\7'{g@C( STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 03S ]8l
M} v/tRI STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 >]5P
3\AQV
d T 1H 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm :T
!'N\ 7
**gXvTqI 
IG9VdDj
H-f X(9 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 LvUj9eVb/L 
Is?La PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 gn".u!9j
6) 点击
，进行光程分析 7CTFOAx# L"*/:$EJL. PS1：左图为相位vs频率图 *CTlOy
a8Nh=^Py 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) EV@X*| w
N `F~n%N 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 Qe0lBR?H PS1：时间偏移量为33.3656ps yT9@!]^L
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 7!TueP0Zd G..aiA PS:在中心位置处测量光场随波长变化 ]R9HyCl&a6
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 b9< #K+L-
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 _1 !OlQ
56-dD5{hxR 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 uurh??R
PS：电场振幅在时域中的分布 K':;% ~I
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 cI?8RF(;
=\:qo'l PS:转换为真实的场 ;8{4!S&b
PS：将包络函数转换为真实场 {vyv7L
11) 其它场测量工具 ia E^a^*
q}#6e]t 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 Jk=I^%~ e 5*hE PS：在输出光场上划定线段 OCaq3_#tZ
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 A='N=^Pm
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 \k!{uRy'
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 iq( E'`d
D}8[bWF /Uy"M:|V1
QQ：2987619807
