建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 f&X M|Bg
/FcwsD\=$ 使用工具箱：基本工具箱 s ZokiFJ
=J )(=, 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 Kn\$\?u
WhV>]B2+" 自由空间传输距离：10mm lPz5.(5'
[VOw:|Tt VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 h5))D!
~ $bQ;`,L 1) 脉冲传输 pf0uwXo
'b_SQ2+A 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量
w Q p{z JZ-M<rcC
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： ur
k@v 2) 复数场 KpO%)M!/Z#
EtcX zq>w 传输时间用 来表示 XP6 5
U9R pHh` 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 GU)NZ[e
q,j` _
R4 脉冲的载波频率为 ralU9MN.
' 9 <APUyu 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： bvo
}b-]E zrur-i$N+ 3) 时间傅里叶变换 zx5t
gZd,N
9K{0x7~ 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： ~|e H8@o +@#-S 类似的定义同样适用于复数场 x 0L,$Ol
f& Meiu+ 4) 包络函数 r$Y% 15JV
}5ONDg(I~ 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： m*TJ@gI*t 其对应的频域谱为： i)d'l<RA
C#.d
sl 
uvGFo)9q3
BP@Lhii 1) 构建脉冲光源 =[^_x+x
hE fkr;
a`<W FDRpK 5cw PS:高斯脉冲光谱窗口 %5 ?0+~
j'FBt8P' 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 l@%7]
0!T
m2Q#ATLW 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 C$EvcF % 1
C)Hb= STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 1)=sbFtS
KRP)y{~ o STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) uY=}w"Db
"@E(}z'sM STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) ?gOZY\[ma
V9kL\Ys STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) D|!^8jHj
2qUC@d<K STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 o@G
<[X|ke
'B4j= K* STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 X2p9 K C
FA;uu\ 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 &`[Dl(W
[.`#N1-@M 
p)=Fi}#D\
"5R8Zl+ 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 `ynD-_fTN 
/8w
_jjW PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 U GJ#
"9
6) 点击
，进行光程分析 Y r^C+Oyg @[4 Tdf PS1：左图为相位vs频率图 nr<&j# !L
9:tKRN_D 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) ~?n)1Vr|
KCkA4`IeM 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 `P< m `* PS1：时间偏移量为33.3656ps f ^f{tOX
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 we&g9j' @ l:\Ka~TS PS:在中心位置处测量光场随波长变化 <<P&
MObqj
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 Yxt`Uvc(^h
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 <t0o{}^P*
\f_YJit 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 k%Q>lf<e
PS：电场振幅在时域中的分布 vxzOG?Xc:
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 438+ zU
Yg6 f PS:转换为真实的场 +[
94 4n
PS：将包络函数转换为真实场 :n&n"`D~
11) 其它场测量工具 yA+:\%y$
L
59q\_| 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性
$z~sN 5? `*i" PS：在输出光场上划定线段 }*4K]3et$
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 b;O|-2AR
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 it~>)_7*P
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 6 ztM(2 [
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QQ：2987619807
