建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 6Q${U7%7
*exS6@N] 使用工具箱：基本工具箱 1fZ(l"
* iF]n2g: 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Mw;sLs u
o}* hY"& 自由空间传输距离：10mm (G[
*|6m
P7{ gfiB VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 l p(8E6
:R~MO& 1) 脉冲传输 j 'HZ\_
L2[f]J% 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 ~,i-8jl, Wjl Z6g2i
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： (aH'h1,G 2) 复数场 :(M(>4t
j 4^9 7 传输时间用 来表示 U
15H2-`
;n&t>pBM 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 @
<
Q|5
Vz= PiMO 脉冲的载波频率为 0sfr d
1f":HnLRM 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： x3o ]U)^ HBu[gh;b 3) 时间傅里叶变换 w t iny,6
qLB) XnQ 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： ]z Won~ Ir qZi1 类似的定义同样适用于复数场 i? K|TC`
V4KMOYqm 4) 包络函数 mqSQL}vR
(q(~de 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： =AEBeiz 其对应的频域谱为： MP4z-4Y
G}ob<`o|" 
Fd[zDz
'lEA)&d 1) 构建脉冲光源 r} mb Xvn Y]B)'[=h A^y|J ` k| PS:高斯脉冲光谱窗口 /Z@tv .f
4Za7^c. 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 Ljx (\Cm
)~HUo9K9 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 LQngK7>
$D|e>U STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) QT> `^/]d
`CgaS# STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 'gTb A?+@5
+/ )#( j@ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) '<ZlGFt'n
?C&z]f3(: STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) 3 G`aHTWk
j]aoR STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 \\u<S=G
/Q2mMSK1h STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Z(ACc9k6:'
bqnNLs<N 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm _U
|>b>
7]||UuF< 
PGLplXb#[S
JAQb{KefdO 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 MBhWMCN2 
JST uXW PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 9/ibWa\.
6) 点击
，进行光程分析 "F.;Dv9V[0 Z`KC%!8K PS1：左图为相位vs频率图 /$'AjIg4:&
~,5gUl?Il 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) 17G'jiY H
O0pD d4)" 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 d [V;&U PS1：时间偏移量为33.3656ps or';A'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 sU@nc!&Y@ .QN>z-YA6: PS:在中心位置处测量光场随波长变化 4bw4cqY ;
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 D b1pW=66:
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 f'VX Y-
nAjO6g6E 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 t_qNq{
PS：电场振幅在时域中的分布 Y<Fz)dQo
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 gm[z[~X@
!`M|C?b PS:转换为真实的场 fvF?{k> ~}
PS：将包络函数转换为真实场 Ko&>C_N
11) 其它场测量工具 t< |NLk.
oWC@w 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 p~,]*y:XT dK2p7 xo PS：在输出光场上划定线段 k+8q{5>A<
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 B9H@e#[
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 KNLfp1!
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 d
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QQ：2987619807
