建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 WC
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LLbI}: 使用工具箱：基本工具箱 Dn#UcMO>W
b`f6(6 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 md|I?vk
P ,rLyx 自由空间传输距离：10mm
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A$L:, b( VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 Nnoj6+b
VFm)!'=I 1) 脉冲传输 {\|XuCF#
Hr T@Df 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 ' p F$6n; ;alt% :$n
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： 5r d t 2) 复数场 fJe5
i6`(
^ (J%)&_\3 传输时间用 来表示 q ;_?e_
^N`KT 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 ce719n$
]I]G3 e 脉冲的载波频率为 /UaQ 2 h\
j)Z0K$z= 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： K1-RJj\L . k#O[^~] 3) 时间傅里叶变换 dKL9}:oUa
6j|~oMYP 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： 1&Ma`M(' K7/&~;ZwT 类似的定义同样适用于复数场 q6x}\$mL
i TF%}( 4) 包络函数 >
kwhZ/ x
)QmmI[,tq 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： (&, E}{p9 其对应的频域谱为： g;:3I\ L
TGjxy1 A 
$XKUw" %
~4c,'k @ 1) 构建脉冲光源
0BAZWm [FBc&HN n*G!=l Mji PS:高斯脉冲光谱窗口 mM_gOd
nhd.c2t\ 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 {n S(B
uVX n/B 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 -W: @3\{
6.a>7-K}% STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) kHQn' r 6
5bol)Z9BO STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) .dvs&+I
ZT,au SX STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 0t*PQ%
R/2L9 Lcv STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) $lJ !f
BL%&n*& STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 ps S^
-vt6n1A&b STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 [T,Df&
9>_ VU"T 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm `eGp.[ffT
?pA_/ wwp 
DvA#zX[
[u-=<hnoa 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 Ra C6RH 
-'i[/{ PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 Gr3 q
6) 点击
，进行光程分析 <FN +
=E~_F >SD PS1：左图为相位vs频率图 8 "u.GL.
4dh> B>Q PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) {4%ddJn[.)
"{jVs ih0 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 9 I&[6} PS1：时间偏移量为33.3656ps =
@FT$GQ
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 T8j<\0WW }E)t,T> PS:在中心位置处测量光场随波长变化 QKoJxjR=^
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 q z!^<
M
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 6$fw pW
~Oi.bP<, 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 !Z; Nv
PS：电场振幅在时域中的分布 ;[|+tO_
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 *Ym+xu_5
hi Ws:Yq PS:转换为真实的场 UG<<.1 JL
PS：将包络函数转换为真实场 Q |g>ga-a
11) 其它场测量工具 :vC+}.{p
g
G|4+' t 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 \,`iu=YZv 5%DHF-W) PS：在输出光场上划定线段 W7IAW7w8U
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 X)8Edw[?N3
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 YDEb MEMd/
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 ^9|&w.:@Q
I;mc:@R< X d&oERJj
QQ：2987619807
